Merge branch 'cλash' of http://git.stderr.nl/matthijs/projects/master-project
[matthijs/master-project/cλash.git] / VHDL.hs
diff --git a/VHDL.hs b/VHDL.hs
index 418ac181fc95a4c6e0bb43f83410a463de7623b6..8eb130fad8e0d11e016e3222e011f55b36977e05 100644 (file)
--- a/VHDL.hs
+++ b/VHDL.hs
 --
 module VHDL where
 
+-- Standard modules
 import qualified Data.Foldable as Foldable
 import qualified Data.List as List
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Maybe
 import qualified Control.Monad as Monad
 import qualified Control.Arrow as Arrow
+import qualified Control.Monad.Trans.State as State
 import qualified Data.Traversable as Traversable
 import qualified Data.Monoid as Monoid
 import Data.Accessor
+import qualified Data.Accessor.MonadState as MonadState
+import Text.Regex.Posix
+import Debug.Trace
 
+-- ForSyDe
+import qualified ForSyDe.Backend.VHDL.AST as AST
+
+-- GHC API
+import CoreSyn
 import qualified Type
-import qualified TysWiredIn
 import qualified Name
+import qualified OccName
+import qualified Var
 import qualified TyCon
+import qualified DataCon
 import Outputable ( showSDoc, ppr )
 
-import qualified ForSyDe.Backend.VHDL.AST as AST
-
+-- Local imports
 import VHDLTypes
 import Flatten
 import FlattenTypes
 import TranslatorTypes
+import HsValueMap
 import Pretty
-
-getDesignFiles :: [FuncData] -> [AST.DesignFile]
-getDesignFiles funcs =
-  map (AST.DesignFile context) units
-  where
-    units = filter (not.null) $ map getLibraryUnits funcs
-    context = [
-      AST.Library $ mkVHDLId "IEEE",
-      AST.Use $ (AST.NSimple $ mkVHDLId "IEEE.std_logic_1164") AST.:.: AST.All]
+import CoreTools
+import Constants
+import Generate
+import GlobalNameTable
+
+createDesignFiles ::
+  [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr)]
+  -> [(AST.VHDLId, AST.DesignFile)]
+
+createDesignFiles binds =
+  (mkVHDLBasicId "types", AST.DesignFile ieee_context [type_package]) :
+  map (Arrow.second $ AST.DesignFile full_context) units
   
+  where
+    init_session = VHDLSession Map.empty Map.empty builtin_funcs globalNameTable
+    (units, final_session) = 
+      State.runState (createLibraryUnits binds) init_session
+    ty_decls = Map.elems (final_session ^. vsTypes)
+    ieee_context = [
+        AST.Library $ mkVHDLBasicId "IEEE",
+        mkUseAll ["IEEE", "std_logic_1164"],
+        mkUseAll ["IEEE", "numeric_std"]
+      ]
+    full_context =
+      mkUseAll ["work", "types"]
+      : ieee_context
+    type_package = AST.LUPackageDec $ AST.PackageDec (mkVHDLBasicId "types") (map (AST.PDITD . snd) ty_decls)
+
+-- Create a use foo.bar.all statement. Takes a list of components in the used
+-- name. Must contain at least two components
+mkUseAll :: [String] -> AST.ContextItem
+mkUseAll ss = 
+  AST.Use $ from AST.:.: AST.All
+  where
+    base_prefix = (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId $ head ss)
+    from = foldl select base_prefix (tail ss)
+    select prefix s = AST.NSelected $ prefix AST.:.: (AST.SSimple $ mkVHDLBasicId s)
+      
+createLibraryUnits ::
+  [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr)]
+  -> VHDLState [(AST.VHDLId, [AST.LibraryUnit])]
+
+createLibraryUnits binds = do
+  entities <- Monad.mapM createEntity binds
+  archs <- Monad.mapM createArchitecture binds
+  return $ zipWith 
+    (\ent arch -> 
+      let AST.EntityDec id _ = ent in 
+      (id, [AST.LUEntity ent, AST.LUArch arch])
+    )
+    entities archs
+
 -- | Create an entity for a given function
 createEntity ::
-  HsFunction        -- | The function signature
-  -> FuncData       -- | The function data collected so far
-  -> Maybe Entity   -- | The resulting entity. Should return the existing
-                    ---  Entity for builtin functions.
-
-createEntity hsfunc fdata = 
-  case fdata ^. fdFlatFunc of
-    -- Skip (builtin) functions without a FlatFunction
-    Nothing -> fdata ^. fdEntity
-    -- Create an entity for all other functions
-    Just flatfunc ->
-      let 
-        sigs    = flat_sigs flatfunc
-        args    = flat_args flatfunc
-        res     = flat_res  flatfunc
-        (ty_decls, args') = Traversable.traverse (Traversable.traverse (mkMap sigs)) args
-        (ty_decls', res') = Traversable.traverse (mkMap sigs) res
-        -- TODO: Unique ty_decls
-        ent_decl' = createEntityAST hsfunc args' res'
-        pkg_id = mkVHDLId $ (AST.fromVHDLId entity_id) ++ "_types"
-        pkg_decl = if null ty_decls && null ty_decls'
-          then Nothing
-          else Just $ AST.PackageDec pkg_id (map AST.PDITD $ ty_decls ++ ty_decls')
-        AST.EntityDec entity_id _ = ent_decl' 
-      in 
-        Just $ Entity entity_id args' res' (Just ent_decl') pkg_decl
+  (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr) -- | The function
+  -> VHDLState AST.EntityDec -- | The resulting entity
+
+createEntity (fname, expr) = do
+      -- Strip off lambda's, these will be arguments
+      let (args, letexpr) = CoreSyn.collectBinders expr
+      args' <- Monad.mapM mkMap args
+      -- There must be a let at top level 
+      let (CoreSyn.Let binds (CoreSyn.Var res)) = letexpr
+      res' <- mkMap res
+      let ent_decl' = createEntityAST fname args' res'
+      let AST.EntityDec entity_id _ = ent_decl' 
+      let signature = Entity entity_id args' res'
+      modA vsSignatures (Map.insert (bndrToString fname) signature)
+      return ent_decl'
   where
     mkMap :: 
-      [(SignalId, SignalInfo)] 
-      -> SignalId 
-      -> ([AST.TypeDec], Maybe (AST.VHDLId, AST.TypeMark))
-    mkMap sigmap id =
-      if isPortSigUse $ sigUse info
-        then
-          let (decs, type_mark) = vhdl_ty ty in
-          (decs, Just (mkVHDLId nm, type_mark))
-        else
-          (Monoid.mempty, Nothing)
-      where
-        info = Maybe.fromMaybe
-          (error $ "Signal not found in the name map? This should not happen!")
-          (lookup id sigmap)
-        nm = Maybe.fromMaybe
-          (error $ "Signal not named? This should not happen!")
-          (sigName info)
-        ty = sigTy info
+      --[(SignalId, SignalInfo)] 
+      CoreSyn.CoreBndr 
+      -> VHDLState VHDLSignalMapElement
+    -- We only need the vsTypes element from the state
+    mkMap = (\bndr ->
+      let
+        --info = Maybe.fromMaybe
+        --  (error $ "Signal not found in the name map? This should not happen!")
+        --  (lookup id sigmap)
+        --  Assume the bndr has a valid VHDL id already
+        id = bndrToVHDLId bndr
+        ty = Var.varType bndr
+      in
+        if True -- isPortSigUse $ sigUse info
+          then do
+            type_mark <- vhdl_ty ty
+            return $ Just (id, type_mark)
+          else
+            return $ Nothing
+       )
 
   -- | Create the VHDL AST for an entity
 createEntityAST ::
-  HsFunction            -- | The signature of the function we're working with
-  -> [VHDLSignalMap]    -- | The entity's arguments
-  -> VHDLSignalMap      -- | The entity's result
-  -> AST.EntityDec      -- | The entity with the ent_decl filled in as well
+  CoreSyn.CoreBndr             -- | The name of the function
+  -> [VHDLSignalMapElement]    -- | The entity's arguments
+  -> VHDLSignalMapElement      -- | The entity's result
+  -> AST.EntityDec             -- | The entity with the ent_decl filled in as well
 
-createEntityAST hsfunc args res =
+createEntityAST name args res =
   AST.EntityDec vhdl_id ports
   where
-    vhdl_id = mkEntityId hsfunc
-    ports = concatMap (mapToPorts AST.In) args
-            ++ mapToPorts AST.Out res
-            ++ clk_port
-    mapToPorts :: AST.Mode -> VHDLSignalMap -> [AST.IfaceSigDec] 
-    mapToPorts mode m =
-      Maybe.catMaybes $ map (mkIfaceSigDec mode) (Foldable.toList m)
+    -- Create a basic Id, since VHDL doesn't grok filenames with extended Ids.
+    vhdl_id = mkVHDLBasicId $ bndrToString name
+    ports = Maybe.catMaybes $ 
+              map (mkIfaceSigDec AST.In) args
+              ++ [mkIfaceSigDec AST.Out res]
+              ++ [clk_port]
     -- Add a clk port if we have state
-    clk_port = if hasState hsfunc
+    clk_port = if True -- hasState hsfunc
       then
-        [AST.IfaceSigDec (mkVHDLId "clk") AST.In VHDL.std_logic_ty]
+        Just $ AST.IfaceSigDec (mkVHDLExtId "clk") AST.In VHDL.std_logic_ty
       else
-        []
+        Nothing
 
 -- | Create a port declaration
 mkIfaceSigDec ::
@@ -121,40 +165,37 @@ mkIfaceSigDec _ Nothing = Nothing
 -- | Generate a VHDL entity name for the given hsfunc
 mkEntityId hsfunc =
   -- TODO: This doesn't work for functions with multiple signatures!
-  mkVHDLId $ hsFuncName hsfunc
+  -- Use a Basic Id, since using extended id's for entities throws off
+  -- precision and causes problems when generating filenames.
+  mkVHDLBasicId $ hsFuncName hsfunc
 
 -- | Create an architecture for a given function
 createArchitecture ::
-  FuncMap           -- ^ The functions in the current session
-  -> HsFunction     -- ^ The function signature
-  -> FuncData       -- ^ The function data collected so far
-  -> Maybe AST.ArchBody -- ^ The architecture for this function
-
-createArchitecture funcs hsfunc fdata = 
-  case fdata ^. fdFlatFunc of
-    -- Skip (builtin) functions without a FlatFunction
-    Nothing -> fdata ^. fdArch
-    -- Create an architecture for all other functions
-    Just flatfunc ->
-      let
-        sigs = flat_sigs flatfunc
-        args = flat_args flatfunc
-        res  = flat_res  flatfunc
-        defs = flat_defs flatfunc
-        entity_id = Maybe.fromMaybe
-                      (error $ "Building architecture without an entity? This should not happen!")
-                      (getEntityId fdata)
-        -- Create signal declarations for all signals that are not in args and
-        -- res
-        (ty_decls, sig_decs)  = Arrow.second Maybe.catMaybes $ Traversable.traverse (mkSigDec . snd) sigs
-        -- TODO: Unique ty_decls
-        -- TODO: Store ty_decls somewhere
-        -- Create concurrent statements for all signal definitions
-        statements = zipWith (mkConcSm funcs sigs) defs [0..]
-        procs = map mkStateProcSm (makeStatePairs flatfunc)
-        procs' = map AST.CSPSm procs
-      in
-        Just $ AST.ArchBody (mkVHDLId "structural") (AST.NSimple entity_id) (map AST.BDISD sig_decs) (statements ++ procs')
+  (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr) -- ^ The function
+  -> VHDLState AST.ArchBody -- ^ The architecture for this function
+
+createArchitecture (fname, expr) = do
+  --signaturemap <- getA vsSignatures
+  --let signature = Maybe.fromMaybe 
+  --      (error $ "Generating architecture for function " ++ (prettyShow hsfunc) ++ "without signature? This should not happen!")
+  --      (Map.lookup hsfunc signaturemap)
+  let entity_id = mkVHDLBasicId $ bndrToString fname
+  -- Strip off lambda's, these will be arguments
+  let (args, letexpr) = CoreSyn.collectBinders expr
+  -- There must be a let at top level 
+  let (CoreSyn.Let (CoreSyn.Rec binds) res) = letexpr
+
+  -- Create signal declarations for all internal and state signals
+  sig_dec_maybes <- mapM (mkSigDec' . fst) binds
+  let sig_decs = Maybe.catMaybes $ sig_dec_maybes
+
+  statements <- Monad.mapM mkConcSm binds
+  return $ AST.ArchBody (mkVHDLBasicId "structural") (AST.NSimple entity_id) (map AST.BDISD sig_decs) (statements ++ procs')
+  where
+    procs = map mkStateProcSm [] -- (makeStatePairs flatfunc)
+    procs' = map AST.CSPSm procs
+    -- mkSigDec only uses vsTypes from the state
+    mkSigDec' = mkSigDec
 
 -- | Looks up all pairs of old state, new state signals, together with
 --   the state id they represent.
@@ -175,79 +216,140 @@ mkStateProcSm :: (StateId, SignalInfo, SignalInfo) -> AST.ProcSm
 mkStateProcSm (num, old, new) =
   AST.ProcSm label [clk] [statement]
   where
-    label       = mkVHDLId $ "state_" ++ (show num)
-    clk         = mkVHDLId "clk"
-    rising_edge = AST.NSimple $ mkVHDLId "rising_edge"
+    label       = mkVHDLExtId $ "state_" ++ (show num)
+    clk         = mkVHDLExtId "clk"
+    rising_edge = AST.NSimple $ mkVHDLBasicId "rising_edge"
     wform       = AST.Wform [AST.WformElem (AST.PrimName $ AST.NSimple $ getSignalId new) Nothing]
     assign      = AST.SigAssign (AST.NSimple $ getSignalId old) wform
     rising_edge_clk = AST.PrimFCall $ AST.FCall rising_edge [Nothing AST.:=>: (AST.ADName $ AST.NSimple clk)]
     statement   = AST.IfSm rising_edge_clk [assign] [] Nothing
 
-mkSigDec :: SignalInfo -> ([AST.TypeDec], Maybe AST.SigDec)
-mkSigDec info =
-  let use = sigUse info in
-  if isInternalSigUse use || isStateSigUse use then
-    let (ty_decls, type_mark) = vhdl_ty ty in
-    (ty_decls, Just $ AST.SigDec (getSignalId info) type_mark Nothing)
+mkSigDec :: CoreSyn.CoreBndr -> VHDLState (Maybe AST.SigDec)
+mkSigDec bndr =
+  if True then do --isInternalSigUse use || isStateSigUse use then do
+    type_mark <- vhdl_ty $ Var.varType bndr
+    return $ Just (AST.SigDec (bndrToVHDLId bndr) type_mark Nothing)
   else
-    ([], Nothing)
-  where
-    ty = sigTy info
+    return Nothing
 
 -- | Creates a VHDL Id from a named SignalInfo. Errors out if the SignalInfo
 --   is not named.
 getSignalId :: SignalInfo -> AST.VHDLId
 getSignalId info =
-    mkVHDLId $ Maybe.fromMaybe
+    mkVHDLExtId $ Maybe.fromMaybe
       (error $ "Unnamed signal? This should not happen!")
       (sigName info)
 
--- | Transforms a signal definition into a VHDL concurrent statement
+-- | Transforms a core binding into a VHDL concurrent statement
 mkConcSm ::
-  FuncMap                  -- ^ The functions in the current session
-  -> [(SignalId, SignalInfo)] -- ^ The signals in the current architecture
-  -> SigDef                -- ^ The signal definition 
-  -> Int                   -- ^ A number that will be unique for all
-                           --   concurrent statements in the architecture.
-  -> AST.ConcSm            -- ^ The corresponding VHDL component instantiation.
-
-mkConcSm funcs sigs (FApp hsfunc args res) num =
-  let 
-    fdata_maybe = Map.lookup hsfunc funcs
-    fdata = Maybe.fromMaybe
-        (error $ "Using function '" ++ (prettyShow hsfunc) ++ "' that is not in the session? This should not happen!")
-        fdata_maybe
-    entity = Maybe.fromMaybe
-        (error $ "Using function '" ++ (prettyShow hsfunc) ++ "' without entity declaration? This should not happen!")
-        (fdata ^. fdEntity)
-    entity_id = ent_id entity
-    label = (AST.fromVHDLId entity_id) ++ "_" ++ (show num)
-    -- Add a clk port if we have state
-    clk_port = Maybe.fromJust $ mkAssocElem (Just $ mkVHDLId "clk") "clk"
-    portmaps = mkAssocElems sigs args res entity ++ (if hasState hsfunc then [clk_port] else [])
-  in
-    AST.CSISm $ AST.CompInsSm (mkVHDLId label) (AST.IUEntity (AST.NSimple entity_id)) (AST.PMapAspect portmaps)
+  (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr) -- ^ The binding to process
+  -> VHDLState AST.ConcSm  -- ^ The corresponding VHDL component instantiation.
+
+mkConcSm (bndr, app@(CoreSyn.App _ _))= do
+  signatures <- getA vsSignatures
+  funSignatures <- getA vsNameTable
+  let (CoreSyn.Var f, args) = CoreSyn.collectArgs app
+  case (Map.lookup (bndrToString f) funSignatures) of
+    Just funSignature ->
+      let
+        sigs = map (bndrToString.varBndr) args
+        sigsNames = map (\signal -> (AST.PrimName (AST.NSimple (mkVHDLExtId signal)))) sigs
+        func = (snd funSignature) sigsNames
+        src_wform = AST.Wform [AST.WformElem func Nothing]
+        dst_name = AST.NSimple (mkVHDLExtId (bndrToString bndr))
+        assign = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms [] src_wform Nothing)
+      in
+        return $ AST.CSSASm assign
+    Nothing ->
+      let  
+        signature = Maybe.fromMaybe 
+          (error $ "Using function '" ++ (bndrToString f) ++ "' without signature? This should not happen!") 
+          (Map.lookup (bndrToString f) signatures)
+        entity_id = ent_id signature
+        label = bndrToString bndr
+      -- Add a clk port if we have state
+      --clk_port = Maybe.fromJust $ mkAssocElem (Just $ mkVHDLExtId "clk") "clk"
+      --portmaps = mkAssocElems sigs args res signature ++ (if hasState hsfunc then [clk_port] else [])
+        portmaps = mkAssocElems args bndr signature
+      in
+        return $ AST.CSISm $ AST.CompInsSm (mkVHDLExtId label) (AST.IUEntity (AST.NSimple entity_id)) (AST.PMapAspect portmaps)
 
-mkConcSm _ sigs (UncondDef src dst) _ =
+-- GHC generates some funny "r = r" bindings in let statements before
+-- simplification. This outputs some dummy ConcSM for these, so things will at
+-- least compile for now.
+mkConcSm (bndr, CoreSyn.Var _) = return $ AST.CSPSm $ AST.ProcSm (mkVHDLBasicId "unused") [] []
+
+-- A single alt case must be a selector
+mkConcSm (bndr, (Case (Var scrut) b ty [alt])) = error "Single case alt not supported yet"
+
+-- Multiple case alt are be conditional assignments and have only wild
+-- binders in the alts and only variables in the case values and a variable
+-- for a scrutinee. We check the constructor of the second alt, since the
+-- first is the default case, if there is any.
+mkConcSm (bndr, (Case (Var scrut) b ty [(_, _, Var false), (con, _, Var true)])) =
   let
-    src_expr  = vhdl_expr src
-    src_wform = AST.Wform [AST.WformElem src_expr Nothing]
-    dst_name  = AST.NSimple (getSignalId $ signalInfo sigs dst)
-    assign    = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms [] src_wform Nothing)
+    cond_expr = (varToVHDLExpr scrut) AST.:=: (conToVHDLExpr con)
+    true_expr  = (varToVHDLExpr true)
+    false_expr  = (varToVHDLExpr false)
+    false_wform = AST.Wform [AST.WformElem false_expr Nothing]
+    true_wform = AST.Wform [AST.WformElem true_expr Nothing]
+    whenelse = AST.WhenElse true_wform cond_expr
+    dst_name  = AST.NSimple (bndrToVHDLId bndr)
+    assign    = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms [whenelse] false_wform Nothing)
   in
-    AST.CSSASm assign
+    return $ AST.CSSASm assign
+mkConcSm (_, (Case (Var _) _ _ alts)) = error "VHDL.mkConcSm Not in normal form: Case statement with more than two alternatives"
+mkConcSm (_, Case _ _ _ _) = error "VHDL.mkConcSm Not in normal form: Case statement has does not have a simple variable as scrutinee"
+
+-- Turn a variable reference into a AST expression
+varToVHDLExpr :: Var.Var -> AST.Expr
+varToVHDLExpr var = AST.PrimName $ AST.NSimple $ bndrToVHDLId var
+
+-- Turn a constructor into an AST expression. For dataconstructors, this is
+-- only the constructor itself, not any arguments it has. Should not be called
+-- with a DEFAULT constructor.
+conToVHDLExpr :: CoreSyn.AltCon -> AST.Expr
+conToVHDLExpr (DataAlt dc) = AST.PrimLit lit
+  where
+    tycon = DataCon.dataConTyCon dc
+    tyname = TyCon.tyConName tycon
+    dcname = DataCon.dataConName dc
+    lit = case Name.getOccString tyname of
+      -- TODO: Do something more robust than string matching
+      "Bit"      -> case Name.getOccString dcname of "High" -> "'1'"; "Low" -> "'0'"
+      "Bool" -> case Name.getOccString dcname of "True" -> "true"; "False" -> "false"
+conToVHDLExpr (LitAlt _) = error "VHDL.conToVHDLExpr Literals not support in case alternatives yet"
+conToVHDLExpr DEFAULT = error "VHDL.conToVHDLExpr DEFAULT alternative should not occur here!"
+
+
+
+{-
+mkConcSm sigs (UncondDef src dst) _ = do
+  src_expr <- vhdl_expr src
+  let src_wform = AST.Wform [AST.WformElem src_expr Nothing]
+  let dst_name  = AST.NSimple (getSignalId $ signalInfo sigs dst)
+  let assign    = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms [] src_wform Nothing)
+  return $ AST.CSSASm assign
   where
-    vhdl_expr (Left id) = mkIdExpr sigs id
+    vhdl_expr (Left id) = return $ mkIdExpr sigs id
     vhdl_expr (Right expr) =
       case expr of
         (EqLit id lit) ->
-          (mkIdExpr sigs id) AST.:=: (AST.PrimLit lit)
-        (Literal lit) ->
-          AST.PrimLit lit
+          return $ (mkIdExpr sigs id) AST.:=: (AST.PrimLit lit)
+        (Literal lit Nothing) ->
+          return $ AST.PrimLit lit
+        (Literal lit (Just ty)) -> do
+          -- Create a cast expression, which is just a function call using the
+          -- type name as the function name.
+          let litexpr = AST.PrimLit lit
+          ty_id <- vhdl_ty ty
+          let ty_name = AST.NSimple ty_id
+          let args = [Nothing AST.:=>: (AST.ADExpr litexpr)] 
+          return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall ty_name args
         (Eq a b) ->
-          (mkIdExpr sigs a) AST.:=: (mkIdExpr sigs b)
+         return $  (mkIdExpr sigs a) AST.:=: (mkIdExpr sigs b)
 
-mkConcSm sigs (CondDef cond true false dst) _ =
+mkConcSm sigs (CondDef cond true false dst) _ =
   let
     cond_expr  = mkIdExpr sigs cond
     true_expr  = mkIdExpr sigs true
@@ -258,8 +360,8 @@ mkConcSm _ sigs (CondDef cond true false dst) _ =
     dst_name  = AST.NSimple (getSignalId $ signalInfo sigs dst)
     assign    = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms [whenelse] false_wform Nothing)
   in
-    AST.CSSASm assign
-
+    return $ AST.CSSASm assign
+-}
 -- | Turn a SignalId into a VHDL Expr
 mkIdExpr :: [(SignalId, SignalInfo)] -> SignalId -> AST.Expr
 mkIdExpr sigs id =
@@ -267,27 +369,29 @@ mkIdExpr sigs id =
   AST.PrimName src_name
 
 mkAssocElems :: 
-  [(SignalId, SignalInfo)]      -- | The signals in the current architecture
-  -> [SignalMap]                -- | The signals that are applied to function
-  -> SignalMap                  -- | the signals in which to store the function result
+  [CoreSyn.CoreExpr]            -- | The argument that are applied to function
+  -> CoreSyn.CoreBndr           -- | The binder in which to store the result
   -> Entity                     -- | The entity to map against.
   -> [AST.AssocElem]            -- | The resulting port maps
 
-mkAssocElems sigmap args res entity =
+mkAssocElems args res entity =
     -- Create the actual AssocElems
     Maybe.catMaybes $ zipWith mkAssocElem ports sigs
   where
     -- Turn the ports and signals from a map into a flat list. This works,
     -- since the maps must have an identical form by definition. TODO: Check
     -- the similar form?
-    arg_ports = concat (map Foldable.toList (ent_args entity))
-    res_ports = Foldable.toList (ent_res entity)
-    arg_sigs  = (concat (map Foldable.toList args))
-    res_sigs  = Foldable.toList res
+    arg_ports = ent_args entity
+    res_port  = ent_res entity
     -- Extract the id part from the (id, type) tuple
-    ports     = (map (fmap fst) (arg_ports ++ res_ports)) 
+    ports     = map (Monad.liftM fst) (res_port : arg_ports)
     -- Translate signal numbers into names
-    sigs      = (map (lookupSigName sigmap) (arg_sigs ++ res_sigs))
+    sigs      = (bndrToString res : map (bndrToString.varBndr) args)
+
+-- Turns a Var CoreExpr into the Id inside it. Will of course only work for
+-- simple Var CoreExprs, not complexer ones.
+varBndr :: CoreSyn.CoreExpr -> Var.Id
+varBndr (CoreSyn.Var id) = id
 
 -- | Look up a signal in the signal name map
 lookupSigName :: [(SignalId, SignalInfo)] -> SignalId -> String
@@ -302,35 +406,9 @@ lookupSigName sigs sig = name
 
 -- | Create an VHDL port -> signal association
 mkAssocElem :: Maybe AST.VHDLId -> String -> Maybe AST.AssocElem
-mkAssocElem (Just port) signal = Just $ Just port AST.:=>: (AST.ADName (AST.NSimple (mkVHDLId signal))) 
+mkAssocElem (Just port) signal = Just $ Just port AST.:=>: (AST.ADName (AST.NSimple (mkVHDLExtId signal))) 
 mkAssocElem Nothing _ = Nothing
 
--- | Extracts the generated entity id from the given funcdata
-getEntityId :: FuncData -> Maybe AST.VHDLId
-getEntityId fdata =
-  case fdata ^. fdEntity of
-    Nothing -> Nothing
-    Just e  -> case ent_decl e of
-      Nothing -> Nothing
-      Just (AST.EntityDec id _) -> Just id
-
-getLibraryUnits ::
-  FuncData                    -- | A function from the session
-  -> [AST.LibraryUnit]  -- | The entity, architecture and optional package for the function
-
-getLibraryUnits fdata =
-  case fdata ^. fdEntity of 
-    Nothing -> []
-    Just ent -> 
-      case ent_decl ent of
-      Nothing -> []
-      Just decl ->
-        case fdata ^. fdArch of
-          Nothing -> []
-          Just arch ->
-              [AST.LUEntity decl, AST.LUArch arch]
-              ++ (Maybe.maybeToList (fmap AST.LUPackageDec $ ent_pkg_decl ent))
-
 -- | The VHDL Bit type
 bit_ty :: AST.TypeMark
 bit_ty = AST.unsafeVHDLBasicId "Bit"
@@ -344,49 +422,128 @@ std_logic_ty :: AST.TypeMark
 std_logic_ty = AST.unsafeVHDLBasicId "std_logic"
 
 -- Translate a Haskell type to a VHDL type
-vhdl_ty :: Type.Type -> ([AST.TypeDec], AST.TypeMark)
-vhdl_ty ty = Maybe.fromMaybe
-  (error $ "Unsupported Haskell type: " ++ (showSDoc $ ppr ty))
-  (vhdl_ty_maybe ty)
-
--- Translate a Haskell type to a VHDL type, optionally generating a type
--- declaration for the type.
-vhdl_ty_maybe :: Type.Type -> Maybe ([AST.TypeDec], AST.TypeMark)
-vhdl_ty_maybe ty =
-  if Type.coreEqType ty TysWiredIn.boolTy
-    then
-      Just ([], bool_ty)
-    else
-      case Type.splitTyConApp_maybe ty of
-        Just (tycon, args) ->
-          let name = TyCon.tyConName tycon in
-            -- TODO: Do something more robust than string matching
-            case Name.getOccString name of
-              "Bit"      -> Just ([], std_logic_ty)
-              "FSVec"    ->
-                let 
-                  [len, el_ty] = args 
-                  -- TODO: Find actual number
-                  ty_id = mkVHDLId ("vector_" ++ (show len))
-                  -- TODO: Use el_ty
-                  range = AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit "16")]
-                  ty_def = AST.TDA $ AST.ConsArrayDef range std_logic_ty
-                  ty_dec = AST.TypeDec ty_id ty_def
-                in
-                  Just ([ty_dec], ty_id)
-              otherwise  -> Nothing
-        otherwise -> Nothing
-
--- Shortcut
-mkVHDLId :: String -> AST.VHDLId
-mkVHDLId s = 
-  AST.unsafeVHDLBasicId $ (strip_multiscore . strip_invalid) s
+vhdl_ty :: Type.Type -> VHDLState AST.TypeMark
+vhdl_ty ty = do
+  typemap <- getA vsTypes
+  let builtin_ty = do -- See if this is a tycon and lookup its name
+        (tycon, args) <- Type.splitTyConApp_maybe ty
+        let name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
+        Map.lookup name builtin_types
+  -- If not a builtin type, try the custom types
+  let existing_ty = (fmap fst) $ Map.lookup (OrdType ty) typemap
+  case Monoid.getFirst $ Monoid.mconcat (map Monoid.First [builtin_ty, existing_ty]) of
+    -- Found a type, return it
+    Just t -> return t
+    -- No type yet, try to construct it
+    Nothing -> do
+      let new_ty = do
+            -- Use the Maybe Monad for failing when one of these fails
+            (tycon, args) <- Type.splitTyConApp_maybe ty
+            let name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
+            case name of
+              "TFVec" -> Just $ mk_vector_ty (tfvec_len ty) ty
+              "SizedWord" -> Just $ mk_vector_ty (sized_word_len ty) ty
+              otherwise -> Nothing
+      -- Return new_ty when a new type was successfully created
+      Maybe.fromMaybe 
+        (error $ "Unsupported Haskell type: " ++ (showSDoc $ ppr ty))
+        new_ty
+
+-- | Create a VHDL vector type
+mk_vector_ty ::
+  Int -- ^ The length of the vector
+  -> Type.Type -- ^ The Haskell type to create a VHDL type for
+  -> VHDLState AST.TypeMark -- The typemark created.
+
+mk_vector_ty len ty = do
+  -- Assume there is a single type argument
+  let ty_id = mkVHDLExtId $ "vector_" ++ (show len)
+  -- TODO: Use el_ty
+  let range = AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len - 1))]
+  let ty_def = AST.TDA $ AST.ConsArrayDef range std_logic_ty
+  let ty_dec = AST.TypeDec ty_id ty_def
+  -- TODO: Check name uniqueness
+  --State.modify (Map.insert (OrdType ty) (ty_id, ty_dec))
+  modA vsTypes (Map.insert (OrdType ty) (ty_id, ty_dec))
+  modA vsTypeFuns (Map.insert (OrdType ty) (genUnconsVectorFuns std_logic_ty ty_id))
+  return ty_id
+
+
+builtin_types = 
+  Map.fromList [
+    ("Bit", std_logic_ty),
+    ("Bool", bool_ty) -- TysWiredIn.boolTy
+  ]
+
+-- Shortcut for 
+-- Can only contain alphanumerics and underscores. The supplied string must be
+-- a valid basic id, otherwise an error value is returned. This function is
+-- not meant to be passed identifiers from a source file, use mkVHDLExtId for
+-- that.
+mkVHDLBasicId :: String -> AST.VHDLId
+mkVHDLBasicId s = 
+  AST.unsafeVHDLBasicId $ (strip_multiscore . strip_leading . strip_invalid) s
   where
     -- Strip invalid characters.
     strip_invalid = filter (`elem` ['A'..'Z'] ++ ['a'..'z'] ++ ['0'..'9'] ++ "_.")
+    -- Strip leading numbers and underscores
+    strip_leading = dropWhile (`elem` ['0'..'9'] ++ "_")
     -- Strip multiple adjacent underscores
     strip_multiscore = concat . map (\cs -> 
         case cs of 
           ('_':_) -> "_"
           _ -> cs
       ) . List.group
+
+-- Shortcut for Extended VHDL Id's. These Id's can contain a lot more
+-- different characters than basic ids, but can never be used to refer to
+-- basic ids.
+-- Use extended Ids for any values that are taken from the source file.
+mkVHDLExtId :: String -> AST.VHDLId
+mkVHDLExtId s = 
+  AST.unsafeVHDLExtId $ strip_invalid s
+  where 
+    -- Allowed characters, taken from ForSyde's mkVHDLExtId
+    allowed = ['A'..'Z'] ++ ['a'..'z'] ++ ['0'..'9'] ++ " \"#&\\'()*+,./:;<=>_|!$%@?[]^`{}~-"
+    strip_invalid = filter (`elem` allowed)
+
+-- Creates a VHDL Id from a binder
+bndrToVHDLId ::
+  CoreSyn.CoreBndr
+  -> AST.VHDLId
+
+bndrToVHDLId = mkVHDLExtId . OccName.occNameString . Name.nameOccName . Var.varName
+
+-- Extracts the binder name as a String
+bndrToString ::
+  CoreSyn.CoreBndr
+  -> String
+
+bndrToString = OccName.occNameString . Name.nameOccName . Var.varName
+
+-- | A consise representation of a (set of) ports on a builtin function
+--type PortMap = HsValueMap (String, AST.TypeMark)
+-- | A consise representation of a builtin function
+data BuiltIn = BuiltIn String [(String, AST.TypeMark)] (String, AST.TypeMark)
+
+-- | Translate a list of concise representation of builtin functions to a
+--   SignatureMap
+mkBuiltins :: [BuiltIn] -> SignatureMap
+mkBuiltins = Map.fromList . map (\(BuiltIn name args res) ->
+    (name,
+     Entity (VHDL.mkVHDLBasicId name) (map toVHDLSignalMapElement args) (toVHDLSignalMapElement res))
+  )
+
+builtin_hsfuncs = Map.keys builtin_funcs
+builtin_funcs = mkBuiltins
+  [ 
+    BuiltIn "hwxor" [("a", VHDL.bit_ty), ("b", VHDL.bit_ty)] ("o", VHDL.bit_ty),
+    BuiltIn "hwand" [("a", VHDL.bit_ty), ("b", VHDL.bit_ty)] ("o", VHDL.bit_ty),
+    BuiltIn "hwor" [("a", VHDL.bit_ty), ("b", VHDL.bit_ty)] ("o", VHDL.bit_ty),
+    BuiltIn "hwnot" [("a", VHDL.bit_ty)] ("o", VHDL.bit_ty)
+  ]
+
+-- | Map a port specification of a builtin function to a VHDL Signal to put in
+--   a VHDLSignalMap
+toVHDLSignalMapElement :: (String, AST.TypeMark) -> VHDLSignalMapElement
+toVHDLSignalMapElement (name, ty) = Just (mkVHDLBasicId name, ty)