Simple combinatorial PAL/GAL reader

Using Arduino Project Guidance
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Hello,

I am new to arduino and programming. i am trying to create a simple PAL reader, with putting every possible combination to the input while reading the outputs. I am getting weird output in the serial monitor, I guess I have overlooked something, any ideas? I am posting the code and the output below.

Thanks,
Lukas.

Code:

int outPin[] = {2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
int inPin[] = {12,13,14,15,16,17,18,19};
int state;
char *padded = malloc(5);
String printBits(long int n) {
  byte numBits = 10;  // 2^numBits must be big enough to include the number n
  char b;
  String out;
  for (byte i = 0; i < numBits; i++) {
    // shift 1 and mask to identify each bit value
    b = (n & (1 << (numBits - 1 - i))) > 0 ? '1' : '0'; // slightly faster to print chars than ints (saves conversion)
    out += b;
  }
   return out;
}
void setup()
{
   Serial.begin(9600);
    Serial.println("Arduino simple PAL/GAL Reader");
    Serial.println("Code by Lulu 2021");
    Serial.println("-----------------------------");
  for (int i =0;i<10;i++)
  {
    pinMode(outPin[i], OUTPUT);
     Serial.print("Output pin ");
     Serial.print(i);
     Serial.println(" initialized");
  }
  Serial.println("-----------------------------");
   for (int i =0;i<8;i++)
  {
    pinMode(inPin[i], INPUT);
     Serial.print("Input pin ");
     Serial.print(i);
     Serial.println(" initialized");
  }
  Serial.println("-----------------------------");
}

void loop() {
   for (int i =0;i<1024;i++)
  {
     String binNumber = printBits(i);
     int binLength = binNumber.length(); 
     sprintf(padded, "%04d", i);
     for(int i = 0, x = 1; i < binLength; i++, x+=2) { 
     if(binNumber[i] == '0') state = LOW;
      if(binNumber[i] == '1') state = HIGH;
      digitalWrite(outPin[i] + binLength - x, state);
    } 
     //'b'0000=>'b'1111110 ; /* 0 */
     Serial.print("'b'");
     Serial.print(binNumber);
     Serial.print("=>'b'");
     for (int i =0;i<8;i++)
      {
        if(digitalRead(inPin[i]) == HIGH) Serial.print("1");
        if(digitalRead(inPin[i]) == LOW) Serial.print("0");
      }
      Serial.print(" ;  /* ");
      Serial.print(padded);
      Serial.print(" */");
     Serial.println();
     delay(50);
  }
  Serial.println("------------Done-------------");
  delay(50);
  exit(0);
}

Ouput:

Arduino simple PAL/GAL Reader
Code by Lulu 2021
-----------------------------
Output pin 0 initialized
Output pin 1 initialized
Output pin 2 initialized
Output pin 3 initialized
Output pin 4 initialized
Output pin 5 initialized
Output pin 6 initialized
Output pin 7 initialized
Output pin 8 initialized
Output pin 9 initialized
-----------------------------
Input pin 0 initialized
Input pin 1 initialized
Input pin 2 initialized
Input pin 3 initialized
Input pin 4 initialized
Input pin 5 initialized
Input pin 6 initialized
Input pin 7 initialized
-----------------------------
'b'0000000000=>'b'11111110 ;  /* 0000 */
'b'0000000001=>'b'11100111 ;  /* 0001 */
'b'0000000010=>'b'11100111 ;  /* 0002 */
'b'0000000011=>'b'11100111 ;  /* 0003 */
'b'0000000100=>'b'11101101 ;  /* 0004 */
'b'0000000101=>'b'11100111 ;  /* 0005 */
'b'0000000110=>'b'11100111 ;  /* 0006 */
'b'0000000111=>'b'11100111 ;  /* 0007 */
'b'0000001000=>'b'11000111 ;  /* 0008 */
'b'0000001001=>'b'11000111 ;  /* 0009 */
'b'0000001010=>'b'11000111 ;  /* 0010 */
'b'0000001011=>'b'11000111 ;  /* 0011 */
'b'0000001100=>'b'11001101 ;  /* 0012 */
'b'0000001101=>'b'11000111 ;  /* 0013 */
'b'0000001110=>'b'11000111 ;  /* 0014 */
'b'0000001111=>'b'10000111 ;  /* 0015 */
'b'0000010000=>'b'11001110 ;  /* 0016 */
'b'0000010001=>'b'11000111 ;  /* 0017 */
'b'0000010010=>'b'11000111 ;  /* 0018 */
'b'0000010011=>'b'11000111 ;  /* 0019 */
'b'0000010100=>'b'11001101 ;  /* 0020 */
'b'0000010101=>'b'11000111 ;  /* 0021 */
'b'0000010110=>'b'11000111 ;  /* 0022 */
'b'0000010111=>'b'11000111 ;  /* 0023 */
'b'0000011000=>'b'11000111 ;  /* 0024 */
'b'0000011001=>'b'11000111 ;  /* 0025 */
'b'0000011010=>'b'11000111 ;  /* 0026 */
'b'0000011011=>'b'11000111 ;  /* 0027 */
'b'0000011100=>'b'11001101 ;  /* 0028 */
'b'0000011101=>'b'11000111 ;  /* 0029 */
'b'0000011110=>'b'11000111 ;  /* 0030 */
'b'0000011111=>'b'11000111 ;  /* 0031 */
'b'0000100000=>'b'11001110 ;  /* 0032 */
'b'0000100001=>'b'11000111 ;  /* 0033 */
'b'0000100010=>'b'11000111 ;  /* 0034 */
'b'0000100011=>'b'11000111 ;  /* 0035 */
'b'0000100100=>'b'11001101 ;  /* 0036 */
'b'0000100101=>'b'11000111 ;  /* 0037 */
'b'0000100110=>'b'11000111 ;  /* 0038 */
'b'0000100111=>'b'11000111 ;  /* 0039 */
'b'0000101000=>'b'11000111 ;  /* 0040 */
'b'0000101001=>'b'11000111 ;  /* 0041 */
'b'0000101010=>'b'11000111 ;  /* 0042 */
'b'0000101011=>'b'11000111 ;  /* 0043 */
'b'0000101100=>'b'11001101 ;  /* 0044 */
'b'0000101101=>'b'11000111 ;  /* 0045 */
'b'0000101110=>'b'11000111 ;  /* 0046 */
'b'0000101111=>'b'11000111 ;  /* 0047 */
'b'0000110000=>'b'11001110 ;  /* 0048 */
'b'0000110001=>'b'11000111 ;  /* 0049 */
'b'0000110010=>'b'11000111 ;  /* 0050 */
'b'0000110011=>'b'11000111 ;  /* 0051 */
'b'0000110100=>'b'11001101 ;  /* 0052 */
'b'0000110101=>'b'11000111 ;  /* 0053 */
'b'0000110110=>'b'11000111 ;  /* 0054 */
'b'0000110111=>'b'11000111 ;  /* 0055 */
'b'0000111000=>'b'11000111 ;  /* 0056 */
'b'0000111001=>'b'11000111 ;  /* 0057 */
'b'0000111010=>'b'11000111 ;  /* 0058 */
'b'0000111011=>'b'11000111 ;  /* 0059 */
'b'0000111100=>'b'11001101 ;  /* 0060 */
'b'0000111101=>'b'11000111 ;  /* 0061 */
'b'0000111110=>'b'11000111 ;  /* 0062 */
'b'0000111111=>'b'11000111 ;  /* 0063 */
'b'0001000000=>'b'11001110 ;  /* 0064 */
'b'0001000001=>'b'11000111 ;  /* 0065 */
'b'0001000010=>'b'11000111 ;  /* 0066 */
'b'0001000011=>'b'11000111 ;  /* 0067 */
'b'0001000100=>'b'11001101 ;  /* 0068 */
'b'0001000101=>'b'11000111 ;  /* 0069 */
'b'0001000110=>'b'11000111 ;  /* 0070 */
'b'0001000111=>'b'11000111 ;  /* 0071 */
'b'0001001000=>'b'11000111 ;  /* 0072 */
'b'0001001001=>'b'11000111 ;  /* 0073 */
'b'0001001010=>'b'11000111 ;  /* 0074 */
'b'0001001011=>'b'11000111 ;  /* 0075 */
'b'0001001100=>'b'11001101 ;  /* 0076 */
'b'0001001101=>'b'11000111 ;  /* 0077 */
'b'0001001110=>'b'11000111 ;  /* 0078 */
'b'0001001111=>'b'01001111 ;  /* 0079 */
'b'0001010000=>'b'11001110 ;  /* 0080 */
'b'0001010001=>'b'11000111 ;  /* 0081 */
'b'0001010010=>'b'11000111 ;  /* 0082 */
'b'0001010011=>'b'11000111 ;  /* 0083 */
'b'0001010100=>'b'11001101 ;  /* 0084 */
'b'0001010101=>'b'11000111 ;  /* 0085 */
'b'0001010110=>'b'11000111 ;  /* 0086 */
'b'0001010111=>'b'11000111 ;  /* 0087 */
'b'0001011000=>'b'11000111 ;  /* 0088 */
'b'0001011001=>'b'11000111 ;  /* 0089 */
'b'0001011010=>'b'11000111 ;  /* 0090 */
'b'0001011011=>'b'11000111 ;  /* 0091 */
'b'0001011100=>'b'11001101 ;  /* 0092 */
'b'0001011101=>'b'11000111 ;  /* 0093 */
'b'0001011110=>'b'11000111 ;  /* 0094 */
'b'0001011111=>'b'11000111 ;  /* 0095 */
'b'0001100000=>'b'11001110 ;  /* 0096 */
'b'0001100001=>'b'11000111 ;  /* 0097 */
'b'0001100010=>'b'11000111 ;  /* 0098 */
'b'0001100011=>'b'11000111 ;  /* 0099 */
'b'0001100100=>'b'11001101 ;  /* 0100 */
'b'0001100101=>'b'11000111 ;  /* 0101 */
'b'0001100110=>'b'11000111 ;  /* 0102 */
'b'0001100111=>'b'11000111 ;  /* 0103 */
'b'0001101000=>'b'11000111 ;  /* 0104 */
'b'0001101001=>'b'11000111 ;  /* 0105 */
'b'0001101010=>'b'11000111 ;  /* 0106 */
'b'0001101011=>'b'11000111 ;  /* 0107 */
'b'0001101100=>'b'11001101 ;  /* 0108 */
'b'0001101101=>'b'11000111 ;  /* 0109 */
'b'0001101110=>'b'11000111 ;  /* 0110 */
'b'0001101111=>'b'11000111 ;  /* 0111 */
'b'0001110000=>'b'11001110 ;  /* 0112 */
'b'0001110001=>'b'11000111 ;  /* 0113 */
'b'0001110010=>'b'11000111 ;  /* 0114 */
'b'0001110011=>'b'11000111 ;  /* 0115 */
'b'0001110100=>'b'11001101 ;  /* 0116 */
'b'0001110101=>'b'11000111 ;  /* 0117 */
'b'0001110110=>'b'11000111 ;  /* 0118 */
'b'0001110111=>'b'11000111 ;  /* 0119 */
'b'0001111000=>'b'11000111 ;  /* 0120 */
'b'0001111001=>'b'11000111 ;  /* 0121 */
'b'0001111010=>'b'11000111 ;  /* 0122 */
'b'0001111011=>'b'11000111 ;  /* 0123 */
'b'0001111100=>'b'11001101 ;  /* 0124 */
'b'0001111101=>'b'11000111 ;  /* 0125 */
'b'0001111110=>'b'11000111 ;  /* 0126 */
'b'0001111111=>'b'11000111 ;  /* 0127 */
'b'0010000000=>'b'11110111 ;  /* 0128 */
'b'0010000001=>'b'11110111 ;  /* 0129 */
'b'0010000010=>'b'11110111 ;  /* 0130 */
'b'0010000011=>'b'11110111 ;  /* 0131 */
'b'0010000100=>'b'11110111 ;  /* 0132 */
'b'0010000101=>'b'11110111 ;  /* 0133 */
'b'0010000110=>'b'11110111 ;  /* 0134 */
'b'0010000111=>'b'11110111 ;  /* 0135 */
'b'0010001000=>'b'11110111 ;  /* 0136 */
'b'0010001001=>'b'11110111 ;  /* 0137 */
'b'0010001010=>'b'11110111 ;  /* 0138 */
'b'0010001011=>'b'11110111 ;  /* 0139 */
'b'0010001100=>'b'11110111 ;  /* 0140 */
'b'0010001101=>'b'11110111 ;  /* 0141 */
'b'0010001110=>'b'11110111 ;  /* 0142 */
'b'0010001111=>'b'11110111 ;  /* 0143 */
'b'0010010000=>'b'11110111 ;  /* 0144 */
'b'0010010001=>'b'11110111 ;  /* 0145 */
'b'0010010010=>'b'11110111 ;  /* 0146 */
'b'0010010011=>'b'11110111 ;  /* 0147 */
'b'0010010100=>'b'11110111 ;  /* 0148 */
'b'0010010101=>'b'11110111 ;  /* 0149 */
'b'0010010110=>'b'11110111 ;  /* 0150 */
'b'0010010111=>'b'11110111 ;  /* 0151 */
'b'0010011000=>'b'11110111 ;  /* 0152 */
'b'0010011001=>'b'11110111 ;  /* 0153 */
'b'0010011010=>'b'11110111 ;  /* 0154 */
'b'0010011011=>'b'11110111 ;  /* 0155 */
'b'0010011100=>'b'11110111 ;  /* 0156 */
'b'0010011101=>'b'11110111 ;  /* 0157 */
'b'0010011110=>'b'11110111 ;  /* 0158 */
'b'0010011111=>'b'11110111 ;  /* 0159 */
'b'0010100000=>'b'11110111 ;  /* 0160 */
'b'0010100001=>'b'11110111 ;  /* 0161 */
'b'0010100010=>'b'11110111 ;  /* 0162 */
'b'0010100011=>'b'11110111 ;  /* 0163 */
'b'0010100100=>'b'11110111 ;  /* 0164 */
'b'0010100101=>'b'11110111 ;  /* 0165 */
'b'0010100110=>'b'11110111 ;  /* 0166 */
'b'0010100111=>'b'11110111 ;  /* 0167 */
'b'0010101000=>'b'11110111 ;  /* 0168 */
'b'0010101001=>'b'11110111 ;  /* 0169 */
'b'0010101010=>'b'11110111 ;  /* 0170 */
'b'0010101011=>'b'11110111 ;  /* 0171 */
'b'0010101100=>'b'11110111 ;  /* 0172 */
'b'0010101101=>'b'11110111 ;  /* 0173 */
'b'0010101110=>'b'11110111 ;  /* 0174 */
'b'0010101111=>'b'11110111 ;  /* 0175 */
'b'0010110000=>'b'11110111 ;  /* 0176 */
'b'0010110001=>'b'11110111 ;  /* 0177 */
'b'0010110010=>'b'11110111 ;  /* 0178 */
'b'0010110011=>'b'11110111 ;  /* 0179 */
'b'0010110100=>'b'11110111 ;  /* 0180 */
'b'0010110101=>'b'11110111 ;  /* 0181 */
'b'0010110110=>'b'11110111 ;  /* 0182 */
'b'0010110111=>'b'11110111 ;  /* 0183 */
'b'0010111000=>'b'11110111 ;  /* 0184 */
'b'0010111001=>'b'11110111 ;  /* 0185 */
'b'0010111010=>'b'11110111 ;  /* 0186 */
'b'0010111011=>'b'11110111 ;  /* 0187 */
'b'0010111100=>'b'11110111 ;  /* 0188 */
'b'0010111101=>'b'11110111 ;  /* 0189 */
'b'0010111110=>'b'11110111 ;  /* 0190 */
'b'0010111111=>'b'11110111 ;  /* 0191 */
'b'0011000000=>'b'11110111 ;  /* 0192 */
'b'0011000001=>'b'11110111 ;  /* 0193 */
'b'0011000010=>'b'11110111 ;  /* 0194 */
'b'0011000011=>'b'11110111 ;  /* 0195 */
'b'0011000100=>'b'11110111 ;  /* 0196 */
'b'0011000101=>'b'11110111 ;  /* 0197 */
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'b'1110000000=>'b'11110111 ;  /* 0896 */
'b'1110000001=>'b'11110111 ;  /* 0897 */
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'b'1110000100=>'b'11110111 ;  /* 0900 */
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'b'1110110000=>'b'11110111 ;  /* 0944 */
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'b'1110110010=>'b'11110111 ;  /* 0946 */
'b'1110110011=>'b'11110111 ;  /* 0947 */
'b'1110110100=>'b'11110111 ;  /* 0948 */
'b'1110110101=>'b'11110111 ;  /* 0949 */
'b'1110110110=>'b'11110111 ;  /* 0950 */
'b'1110110111=>'b'11110111 ;  /* 0951 */
'b'1110111000=>'b'11110111 ;  /* 0952 */
'b'1110111001=>'b'11110111 ;  /* 0953 */
'b'1110111010=>'b'11110111 ;  /* 0954 */
'b'1110111011=>'b'11110111 ;  /* 0955 */
'b'1110111100=>'b'11110111 ;  /* 0956 */
'b'1110111101=>'b'11110111 ;  /* 0957 */
'b'1110111110=>'b'11110111 ;  /* 0958 */
'b'1110111111=>'b'11110111 ;  /* 0959 */
'b'1111000000=>'b'11110111 ;  /* 0960 */
'b'1111000001=>'b'11110111 ;  /* 0961 */
'b'1111000010=>'b'11110111 ;  /* 0962 */
'b'1111000011=>'b'11110111 ;  /* 0963 */
'b'1111000100=>'b'11110111 ;  /* 0964 */
'b'1111000101=>'b'11110111 ;  /* 0965 */
'b'1111000110=>'b'11110111 ;  /* 0966 */
'b'1111000111=>'b'11110111 ;  /* 0967 */
'b'1111001000=>'b'11110111 ;  /* 0968 */
'b'1111001001=>'b'11110111 ;  /* 0969 */
'b'1111001010=>'b'11110111 ;  /* 0970 */
'b'1111001011=>'b'11110111 ;  /* 0971 */
'b'1111001100=>'b'11110111 ;  /* 0972 */
'b'1111001101=>'b'11110111 ;  /* 0973 */
'b'1111001110=>'b'11110111 ;  /* 0974 */
'b'1111001111=>'b'11110111 ;  /* 0975 */
'b'1111010000=>'b'11110111 ;  /* 0976 */
'b'1111010001=>'b'11110111 ;  /* 0977 */
'b'1111010010=>'b'11110111 ;  /* 0978 */
'b'1111010011=>'b'11110111 ;  /* 0979 */
'b'1111010100=>'b'11110111 ;  /* 0980 */
'b'1111010101=>'b'11110111 ;  /* 0981 */
'b'1111010110=>'b'11110111 ;  /* 0982 */
'b'1111010111=>'b'11110111 ;  /* 0983 */
'b'1111011000=>'b'11110111 ;  /* 0984 */
'b'1111011001=>'b'11110111 ;  /* 0985 */
'b'1111011010=>'b'11110111 ;  /* 0986 */
'b'1111011011=>'b'11110111 ;  /* 0987 */
'b'1111011100=>'b'11110111 ;  /* 0988 */
'b'1111011101=>'b'11110111 ;  /* 0989 */
'b'1111011110=>'b'11110111 ;  /* 0990 */
'b'1111011111=>'b'11110111 ;  /* 0991 */
'b'1111100000=>'b'11110111 ;  /* 0992 */
'b'1111100001=>'b'11110111 ;  /* 0993 */
'b'1111100010=>'b'11110111 ;  /* 0994 */
'b'1111100011=>'b'11110111 ;  /* 0995 */
'b'1111100100=>'b'11110111 ;  /* 0996 */
'b'1111100101=>'b'11110111 ;  /* 0997 */
'b'1111100110=>'b'11110111 ;  /* 0998 */
'b'1111100111=>'b'11110111 ;  /* 0999 */
'b'1111101000=>'b'11110111 ;  /* 1000 */
'b'1111101001=>'b'11110111 ;  /* 1001 */
'b'1111101010=>'b'11110111 ;  /* 1002 */
'b'1111101011=>'b'11110111 ;  /* 1003 */
'b'1111101100=>'b'11110111 ;  /* 1004 */
'b'1111101101=>'b'11110111 ;  /* 1005 */
'b'1111101110=>'b'11110111 ;  /* 1006 */
'b'1111101111=>'b'11110111 ;  /* 1007 */
'b'1111110000=>'b'11110111 ;  /* 1008 */
'b'1111110001=>'b'11110111 ;  /* 1009 */
'b'1111110010=>'b'11110111 ;  /* 1010 */
'b'1111110011=>'b'11110111 ;  /* 1011 */
'b'1111110100=>'b'11110111 ;  /* 1012 */
'b'1111110101=>'b'11110111 ;  /* 1013 */
'b'1111110110=>'b'11110111 ;  /* 1014 */
'b'1111110111=>'b'11110111 ;  /* 1015 */
'b'1111111000=>'b'11110111 ;  /* 1016 */
'b'1111111001=>'b'11110111 ;  /* 1017 */
'b'1111111010=>'b'11110111 ;  /* 1018 */
'b'1111111011=>'b'11110111 ;  /* 1019 */
'b'1111111100=>'b'11110111 ;  /* 1020 */
'b'1111111101=>'b'11110111 ;  /* 1021 */
'b'1111111110=>'b'11110111 ;  /* 1022 */
'b'1111111111=>'b'11110111 ;  /* 1023 */
------------Done-------------
2

Wat do youconsider weird?

Further, the use of malloc() throws a warning; invalid conversion from 'void' to 'char*' [-fpermissive]*. You will need to cast to a char pointer.
And I don't see a need for malloc(); you just as well can use

char padded[5];

Lastly, why the use of exit(0)? It might be better to use

for(;;);

If you want to stop loop(). Or just move the code that you have in loop() to setup(); in that case it will be executed only once.

3

byte numBits = 10; // 2^numBits must be big enough to include the number n
char b; // <--- this is only 8 bits - not enough for above

4

The variable b is only a 'temporary' storage in your code to store a character. It gets the value '1' or '0' and that is appended to the out variable.

5

Thank you for all the replies!

The b variable is indeed a temporary storage and the printBits() is working well I think. The malloc() really throws a warning so thanks for the tip.

The output section that feeds the inputs of the GAL works as a simple 10bit binary counter, I have chcecked the pins with LEDs and it seems to be ok.

I am worrying about the input section that receives the output from the GAL chip , maybe it has something to do with timing, because when I fiddle with the delay(0), the input is different for the same output. I am also not sure if the output and input is in sync, I mean line wise in the serial monitor (Serial.print() takes time?). Unfortunately I do not have enough LEDs right now to check if the real output/input on the pins corresponds to the line printed in the serial monitor.

Thanks,

Lukas

6

One thing might be that (some of) the PAL/GAL outputs are in tri-state and you have floating inputs. They will read randomly LOW or HIGH.

Do you know the logic in the PAL/GAL so you know what to expect? Or are you reverse engineering a "black box"?

7

Mode INPUT_PULLUP will help with tristate outputs. A bigger problem will arise if the chip contains feedbacks that turn strictly combinational logic into sequential networks (counters, state machines...).

8

I am afraid that I am more on the blackbox side, I know it is only a memory decoder and according to schematics for the original device I am assuming that it is only a combinational logic. I can post that part of the schematics If you guys are willing to take look at it, but I know that this is not directly arduino related. Anyway I will try the INPUT_PULLUP tip.

9

Further to INPUT_PULLUP, if you put a 47k to another Arduino pin - and you only need one such pin for all the connections - you can set it alternately HIGH or LOW to fully assess tri-state pins.

1 Like
10

I did consider mentioning INPUT_PULLUP. But how do you detect if the output of a PAL/GAL is tri-state or HIGH? That would require biased inputs and analogue reads.

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See #9. Tri-state pins complicate the table storage because of their related enable states. Similarly for o.c. outputs.

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Why is ‘x’ being incremented by 2??? Why are you adding binLength-x to the pin number???

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do you think it should be just like this?

for(int i = 0; i < binLength; i++) { 
     if(binNumber[i] == '0') state = LOW;
      if(binNumber[i] == '1') state = HIGH;
      digitalWrite(outPin[i], state);
    }
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beware that '0' is 48
If you want zero, use 0
(no quotes)

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Yes. If you want to reverse the order, use 'outPin[7-i]' or just fill in the outPin array in the right order.

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