プルアップ抵抗を小さくして定電圧にして各抵抗を1kΩ、2kΩ、4kΩ
のように2のべき乗の重み付けして、プルアップ抵抗に流れる電流を
測ればいいんじゃね。
電源電流を測るようにすれば電源とグランドの2線だけでもいけるかも。