bertos/struct/bitarray.h

   1 /**
   2  * \file
   3  * <!--
   4  * This file is part of BeRTOS.
   5  *
   6  * Bertos is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * As a special exception, you may use this file as part of a free software
  21  * library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  22  * templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  23  * this file and link it with other files to produce an executable, this
  24  * file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  25  * the GNU General Public License.  This exception does not however
  26  * invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  27  * the GNU General Public License.
  28  *
  29  * Copyright 2010 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  * -->
  31  *
  32  * \brief Bitarray module
  33  *
  34  * \author Daniele Basile <asterix@develer.com>
  35  *
  36  * $WIZ$ module_name = "bitarray"
  37  */
  38
  39 #ifndef STRUCT_BITARRAY_H
  40 #define STRUCT_BITARRAY_H
  41
  42 #include <cfg/compiler.h>
  43 #include <cfg/macros.h>
  44 #include <cfg/debug.h>
  45
  46 #include <cpu/types.h>
  47
  48 typedef struct BitArray
  49 {
  50         size_t size;          /// Size in bytes of the bitarray
  51         size_t bitarray_len;  /// Number of bits used
  52         uint8_t *array;       /// Pointer to memory occupied by the bitarray
  53 } BitArray;
  54
  55 /**
  56  * Convenience macro to create a memory area for the BitArray.
  57  * \param name Name of the variable.
  58  * \param size Number of bits requested. It will be rounded to the nearest
  59  *             byte
  60  */
  61 #define BITARRAY_ALLOC(name, size)   uint8_t name[DIV_ROUNDUP((size), 8)]
  62
  63 /**
  64  * Set one bit into the bit array.
  65  * \param bitx BitArray context
  66  * \param idx The bit to set
  67  */
  68 INLINE void bitarray_set(BitArray *bitx, int idx)
  69 {
  70         ASSERT((size_t)idx <= bitx->bitarray_len);
  71
  72         int page = idx / 8;
  73         uint8_t bit = idx % 8;
  74
  75         bitx->array[page] |= BV(bit);
  76 }
  77
  78 /**
  79  * Clear one bit in the bit array.
  80  * \param bitx BitArray context
  81  * \param idx The bit to clear
  82  */
  83 INLINE void bitarray_clear(BitArray *bitx, int idx)
  84 {
  85         ASSERT((size_t)idx <= bitx->bitarray_len);
  86
  87         int page = idx / 8;
  88         uint8_t bit = idx % 8;
  89
  90         bitx->array[page] &= ~BV(bit);
  91 }
  92
  93 /**
  94  * Set a range of bits.
  95  *
  96  * The range starts from \a idx (inclusive) and spans \a offset bits.
  97  *
  98  * \param bitx BitArray context
  99  * \param idx Starting bit
 100  * \param offset Number of bit to set
 101  */
 102 INLINE void bitarray_setRange(BitArray *bitx, int idx, int offset)
 103 {
 104         ASSERT((size_t)idx <= bitx->bitarray_len);
 105
 106         for (int i = idx; i < offset + idx; i++)
 107                 bitarray_set(bitx, i);
 108 }
 109
 110 /**
 111  * Clear a range of bits.
 112  *
 113  * The range starts from \a idx (inclusive) and spans \a offset bits.
 114  *
 115  * \param bitx BitArray context
 116  * \param idx Starting bit
 117  * \param offset Number of bits to clear
 118  */
 119 INLINE void bitarray_clearRange(BitArray *bitx, int idx, int offset)
 120 {
 121         ASSERT((size_t)idx <= bitx->bitarray_len);
 122
 123         for (int i = idx; i < offset + idx; i++)
 124                 bitarray_clear(bitx, i);
 125 }
 126
 127 /**
 128  * Test a bit.
 129  *
 130  * \param bitx BitArray context
 131  * \param idx Bit to test
 132  * \return True if bit is set, false otherwise.
 133  */
 134 INLINE bool bitarray_test(BitArray *bitx, int idx)
 135 {
 136         ASSERT((size_t)idx <= bitx->bitarray_len);
 137         int page = idx / 8;
 138         uint8_t bit = idx % 8;
 139
 140         return (bitx->array[page] & BV(bit));
 141 }
 142
 143 /**
 144  * Check if the bitarray is full
 145  *
 146  * Only \a bitarray_len bits are tested.
 147  *
 148  * \param bitx BitArray to test
 149  * \return True if \a bitx is full, false otherwise
 150  */
 151 INLINE bool bitarray_isFull(BitArray *bitx)
 152 {
 153         // test full bytes except the last one
 154         for (size_t page = 0; page <= bitx->size - 2; page++)
 155         {
 156                 if (!(bitx->array[page] == 0xff))
 157                         return 0;
 158         }
 159         // test the last byte using the correct bitmask
 160         uint8_t mask = BV(bitx->bitarray_len >> 3) - 1;
 161         if (!(bitx->array[bitx->size - 1] & mask))
 162                 return 0;
 163
 164         return 1;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Ugly!.. reformat it.
 169  */
 170 /**
 171  * Test if a range of bit is full.
 172  *
 173  * \param bitx BitArray context
 174  * \param idx Starting bit
 175  * \param offset Number of bits to test
 176  * \return True if range is full, false otherwise
 177  */
 178 INLINE bool bitarray_isRangeFull(BitArray *bitx, int idx, int offset)
 179 {
 180         ASSERT((size_t)(idx + offset) <= bitx->bitarray_len);
 181
 182         for (int i = idx; i <= idx + offset; i++)
 183                 if (!bitarray_test(bitx, i))
 184                         return 0;
 185
 186         return 1;
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Ugly!.. reformat it.
 191  */
 192 /**
 193  * Test if a range of bit is empty.
 194  *
 195  * \param bitx BitArray context
 196  * \param idx Starting bit
 197  * \param offset Number of bits to test
 198  * \return True if range is empty, false otherwise
 199  */
 200 INLINE bool bitarray_isRangeEmpty(BitArray *bitx, int idx, int offset)
 201 {
 202         ASSERT((size_t)(idx + offset) <= bitx->bitarray_len);
 203
 204         for (int i = idx; i <= idx + offset; i++)
 205                 if (bitarray_test(bitx, i))
 206                         return 0;
 207
 208         return 1;
 209 }
 210
 211 /**
 212  * Print on debug serial a BitArray.
 213  * \note This module does not use the logging module, so you
 214  *       can't decide the logging level.
 215  * \param bitx BitArray to be printed.
 216  */
 217 INLINE void bitarray_dump(BitArray *bitx)
 218 {
 219         kprintf("bitarray size[%zu]bits on [%zu]bytes\n", bitx->bitarray_len, bitx->size);
 220
 221         int i = 0;
 222         int j = 0;
 223         int count = bitx->bitarray_len;
 224
 225         while (count--)
 226         {
 227                 kprintf("%d", bitarray_test(bitx, i++));
 228                 if (j == 7)
 229                 {
 230                         kprintf("..%02x [%d]\n", bitx->array[(i / 8) - 1], i);
 231                         j = 0;
 232                         continue;
 233                 }
 234                 j++;
 235         }
 236
 237         if (j != 0)
 238                 kprintf("..%02x [%d]\n", bitx->array[i / 8], i);
 239 }
 240
 241 int bitarray_firstSetBit(BitArray *bitx);
 242
 243 /**
 244  * Init a BitArray.
 245  *
 246  * The BitArray uses an external array for storage. You can use the macro
 247  * BITARRAY_ALLOC to declare an appropriate memory size. Example usage:
 248  * \code
 249  * BITARRAY_ALLOC(bits_mem, 17);
 250  * BitArray bits;
 251  * bitarray_init(&bits, 17, bits_mem, sizeof(bits_mem))
 252  * \endcode
 253  *
 254  * \param bitx BitArray context
 255  * \param bitarray_len Number of bits in the BitArray
 256  * \param array Memory area for the BitArray
 257  * \param size Size (in bytes) of the memory area \a array
 258  */
 259 INLINE void bitarray_init(BitArray *bitx, size_t bitarray_len, uint8_t *array, size_t size)
 260 {
 261         bitx->size = size;
 262         bitx->array = array;
 263         bitx->bitarray_len = bitarray_len;
 264 }
 265
 266
 267 int bitarray_testSetup(void);
 268 int bitarray_testRun(void);
 269 int bitarray_testTearDown(void);
 270
 271 #endif /* STRUCT_BITARRAY_H */