Merge branch 'master' of git://github.com/christiaanb/clash into cλash
[matthijs/master-project/cλash.git] / cλash / CLasH / VHDL / VHDLTools.hs
index bd16acd0c3edf3f40f5192c727d3120d7a3b14d8..cff65a68606a0a508ff05d8e882dab2ac49a981a 100644 (file)
@@ -1,9 +1,11 @@
+{-# LANGUAGE RelaxedPolyRec #-} -- Needed for vhdl_ty_either', for some reason...
 module CLasH.VHDL.VHDLTools where
 
 -- Standard modules
 import qualified Maybe
 import qualified Data.Either as Either
 import qualified Data.List as List
+import qualified Data.Char as Char
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Control.Monad as Monad
 import qualified Control.Arrow as Arrow
@@ -27,11 +29,13 @@ import qualified TyCon
 import qualified Type
 import qualified DataCon
 import qualified CoreSubst
+import qualified Outputable
 
 -- Local imports
 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
 import CLasH.Translator.TranslatorTypes
 import CLasH.Utils.Core.CoreTools
+import CLasH.Utils
 import CLasH.Utils.Pretty
 import CLasH.VHDL.Constants
 
@@ -85,20 +89,18 @@ mkAssocElems ::
   [AST.Expr]                    -- ^ The argument that are applied to function
   -> AST.VHDLName               -- ^ The binder in which to store the result
   -> Entity                     -- ^ The entity to map against.
-  -> TranslatorSession [AST.AssocElem] -- ^ The resulting port maps
+  -> [AST.AssocElem]            -- ^ The resulting port maps
 mkAssocElems args res entity =
-    -- Create the actual AssocElems
-    return $ zipWith mkAssocElem ports sigs
+    arg_maps ++ (Maybe.maybeToList res_map_maybe)
   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 = ent_args entity
-    res_port  = ent_res entity
-    -- Extract the id part from the (id, type) tuple
-    ports     = map fst (res_port : arg_ports)
-    -- Translate signal numbers into names
-    sigs      = (vhdlNameToVHDLExpr res : args)
+    res_port_maybe = ent_res entity
+    -- Create an expression of res to map against the output port
+    res_expr = vhdlNameToVHDLExpr res
+    -- Map each of the input ports
+    arg_maps = zipWith mkAssocElem (map fst arg_ports) args
+    -- Map the output port, if present
+    res_map_maybe = fmap (\port -> mkAssocElem (fst port) res_expr) res_port_maybe
 
 -- | Create an VHDL port -> signal association
 mkAssocElem :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.AssocElem
@@ -117,7 +119,8 @@ mkComponentInst label entity_id portassigns = AST.CSISm compins
   where
     -- We always have a clock port, so no need to map it anywhere but here
     clk_port = mkAssocElem clockId (idToVHDLExpr clockId)
-    compins = AST.CompInsSm (mkVHDLExtId label) (AST.IUEntity (AST.NSimple entity_id)) (AST.PMapAspect (portassigns ++ [clk_port]))
+    resetn_port = mkAssocElem resetId (idToVHDLExpr resetId)
+    compins = AST.CompInsSm (mkVHDLExtId label) (AST.IUEntity (AST.NSimple entity_id)) (AST.PMapAspect (portassigns ++ [clk_port,resetn_port]))
 
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- Functions to generate VHDL Exprs
@@ -182,7 +185,10 @@ dataconToVHDLExpr dc = AST.PrimLit lit
 varToVHDLId ::
   CoreSyn.CoreBndr
   -> AST.VHDLId
-varToVHDLId = mkVHDLExtId . varToString
+varToVHDLId var = mkVHDLExtId $ (varToString var ++ varToStringUniq var ++ (show $ lowers $ varToStringUniq var))
+  where
+    lowers :: String -> Int
+    lowers xs = length [x | x <- xs, Char.isLower x]
 
 -- Creates a VHDL Name from a binder
 varToVHDLName ::
@@ -233,7 +239,7 @@ mkVHDLExtId s =
   AST.unsafeVHDLExtId $ strip_invalid s
   where 
     -- Allowed characters, taken from ForSyde's mkVHDLExtId
-    allowed = ['A'..'Z'] ++ ['a'..'z'] ++ ['0'..'9'] ++ " \"#&\\'()*+,./:;<=>_|!$%@?[]^`{}~-"
+    allowed = ['A'..'Z'] ++ ['a'..'z'] ++ ['0'..'9'] ++ " \"#&'()*+,./:;<=>_|!$%@?[]^`{}~-"
     strip_invalid = filter (`elem` allowed)
 
 -- Create a record field selector that selects the given label from the record
@@ -266,7 +272,8 @@ builtin_types =
 -- Translate a Haskell type to a VHDL type, generating a new type if needed.
 -- Returns an error value, using the given message, when no type could be
 -- created. Returns Nothing when the type is valid, but empty.
-vhdl_ty :: String -> Type.Type -> TypeSession (Maybe AST.TypeMark)
+vhdl_ty :: (TypedThing t, Outputable.Outputable t) => 
+  String -> t -> TypeSession (Maybe AST.TypeMark)
 vhdl_ty msg ty = do
   tm_either <- vhdl_ty_either ty
   case tm_either of
@@ -275,8 +282,16 @@ vhdl_ty msg ty = do
 
 -- Translate a Haskell type to a VHDL type, generating a new type if needed.
 -- Returns either an error message or the resulting type.
-vhdl_ty_either :: Type.Type -> TypeSession (Either String (Maybe AST.TypeMark))
-vhdl_ty_either ty = do
+vhdl_ty_either :: (TypedThing t, Outputable.Outputable t) => 
+  t -> TypeSession (Either String (Maybe AST.TypeMark))
+vhdl_ty_either tything =
+  case getType tything of
+    Nothing -> return $ Left $ "VHDLTools.vhdl_ty: Typed thing without a type: " ++ pprString tything
+    Just ty -> vhdl_ty_either' ty
+
+vhdl_ty_either' :: Type.Type -> TypeSession (Either String (Maybe AST.TypeMark))
+vhdl_ty_either' ty | ty_has_free_tyvars ty = return $ Left $ "VHDLTools.vhdl_ty_either': Cannot create type: type has free type variables: " ++ pprString ty
+                   | otherwise = do
   typemap <- getA tsTypes
   htype_either <- mkHType ty
   case htype_either of
@@ -423,9 +438,10 @@ mk_natural_ty ::
   -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
       -- ^ An error message or The typemark created.
 mk_natural_ty min_bound max_bound = do
-  let ty_id = mkVHDLExtId $ "nat_" ++ (show min_bound) ++ "_to_" ++ (show max_bound)
-  let range = AST.ConstraintRange $ AST.SubTypeRange (AST.PrimLit $ (show min_bound)) (AST.PrimLit $ (show max_bound))
-  let ty_def = AST.SubtypeIn naturalTM (Just range)
+  let bitsize = floor (logBase 2 (fromInteger (toInteger max_bound)))
+  let ty_id = mkVHDLExtId $ "natural_" ++ (show min_bound) ++ "_to_" ++ (show max_bound)
+  let range = AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit $ show min_bound) (AST.PrimLit $ show bitsize)]
+  let ty_def = AST.SubtypeIn unsignedTM (Just range)
   return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
 
 mk_unsigned_ty ::
@@ -436,8 +452,6 @@ mk_unsigned_ty ty = do
   let ty_id = mkVHDLExtId $ "unsigned_" ++ show (size - 1)
   let range = AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (size - 1))]
   let ty_def = AST.SubtypeIn unsignedTM (Just range)
-  let unsignedshow = mkIntegerShow ty_id
-  modA tsTypeFuns $ Map.insert (OrdType ty, showIdString) (showId, unsignedshow)
   return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
   
 mk_signed_ty ::
@@ -448,8 +462,6 @@ mk_signed_ty ty = do
   let ty_id = mkVHDLExtId $ "signed_" ++ show (size - 1)
   let range = AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (size - 1))]
   let ty_def = AST.SubtypeIn signedTM (Just range)
-  let signedshow = mkIntegerShow ty_id
-  modA tsTypeFuns $ Map.insert (OrdType ty, showIdString) (showId, signedshow)
   return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
 
 -- Finds the field labels for VHDL type generated for the given Core type,
@@ -667,26 +679,19 @@ mkVectorShow elemTM vectorTM =
                                genExprFCall doShowId (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar) AST.:&:
                                AST.PrimLit "'>'" )
 
-mkIntegerShow ::
-  AST.TypeMark -- ^ The specific signed
-  -> AST.SubProgBody
-mkIntegerShow signedTM = AST.SubProgBody showSpec [] [showExpr]
-  where
-    signedPar = AST.unsafeVHDLBasicId "sint"
-    showSpec = AST.Function showId [AST.IfaceVarDec signedPar signedTM] stringTM
-    showExpr = AST.ReturnSm (Just $
-                AST.PrimName $ AST.NAttribute $ AST.AttribName (AST.NSimple integerId) 
-                  (AST.NIndexed $ AST.IndexedName (AST.NSimple imageId) [signToInt]) Nothing )
-      where
-        signToInt = genExprFCall (mkVHDLBasicId toIntegerId) (AST.PrimName $ AST.NSimple $ signedPar)
-
 mkBuiltInShow :: [AST.SubProgBody]
 mkBuiltInShow = [ AST.SubProgBody showBitSpec [] [showBitExpr]
                 , AST.SubProgBody showBoolSpec [] [showBoolExpr]
+                , AST.SubProgBody showSingedSpec [] [showSignedExpr]
+                , AST.SubProgBody showUnsignedSpec [] [showUnsignedExpr]
+                -- , AST.SubProgBody showNaturalSpec [] [showNaturalExpr]
                 ]
   where
-    bitPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "s"
-    boolPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "b"
+    bitPar      = AST.unsafeVHDLBasicId "s"
+    boolPar     = AST.unsafeVHDLBasicId "b"
+    signedPar   = AST.unsafeVHDLBasicId "sint"
+    unsignedPar = AST.unsafeVHDLBasicId "uint"
+    -- naturalPar  = AST.unsafeVHDLBasicId "nat"
     showBitSpec = AST.Function showId [AST.IfaceVarDec bitPar std_logicTM] stringTM
     -- if s = '1' then return "'1'" else return "'0'"
     showBitExpr = AST.IfSm (AST.PrimName (AST.NSimple bitPar) AST.:=: AST.PrimLit "'1'")
@@ -699,6 +704,23 @@ mkBuiltInShow = [ AST.SubProgBody showBitSpec [] [showBitExpr]
                         [AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimLit "\"True\"")]
                         []
                         (Just $ AST.Else [AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimLit "\"False\"")])
+    showSingedSpec = AST.Function showId [AST.IfaceVarDec signedPar signedTM] stringTM
+    showSignedExpr =  AST.ReturnSm (Just $
+                        AST.PrimName $ AST.NAttribute $ AST.AttribName (AST.NSimple integerId) 
+                        (AST.NIndexed $ AST.IndexedName (AST.NSimple imageId) [signToInt]) Nothing )
+                      where
+                        signToInt = genExprFCall (mkVHDLBasicId toIntegerId) (AST.PrimName $ AST.NSimple $ signedPar)
+    showUnsignedSpec =  AST.Function showId [AST.IfaceVarDec unsignedPar unsignedTM] stringTM
+    showUnsignedExpr =  AST.ReturnSm (Just $
+                          AST.PrimName $ AST.NAttribute $ AST.AttribName (AST.NSimple integerId) 
+                          (AST.NIndexed $ AST.IndexedName (AST.NSimple imageId) [unsignToInt]) Nothing )
+                        where
+                          unsignToInt = genExprFCall (mkVHDLBasicId toIntegerId) (AST.PrimName $ AST.NSimple $ unsignedPar)
+    -- showNaturalSpec = AST.Function showId [AST.IfaceVarDec naturalPar naturalTM] stringTM
+    -- showNaturalExpr = AST.ReturnSm (Just $
+    --                     AST.PrimName $ AST.NAttribute $ AST.AttribName (AST.NSimple integerId)
+    --                     (AST.NIndexed $ AST.IndexedName (AST.NSimple imageId) [AST.PrimName $ AST.NSimple $ naturalPar]) Nothing )
+                      
   
 genExprFCall :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.Expr
 genExprFCall fName args = 
@@ -717,3 +739,8 @@ mkSigDec bndr = do
   case type_mark_maybe of
     Just type_mark -> return $ Just (AST.SigDec (varToVHDLId bndr) type_mark Nothing)
     Nothing -> return Nothing
+
+-- | Does the given thing have a non-empty type?
+hasNonEmptyType :: (TypedThing t, Outputable.Outputable t) => 
+  t -> TranslatorSession Bool
+hasNonEmptyType thing = MonadState.lift tsType $ isJustM (vhdl_ty "hasNonEmptyType: Non representable type?" thing)