Fix bug with generating head and tail functions. Update builtin resize function
[matthijs/master-project/cλash.git] / cλash / CLasH / VHDL / VHDLTools.hs
index 6e9dbe3527473b0f6f178754930c27b2a9f66aee..edca0c306325bea654e9eaa86b71ba9afdeea112 100644 (file)
@@ -1,15 +1,18 @@
+{-# 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
 import qualified Control.Monad.Trans.State as State
 import qualified Data.Monoid as Monoid
 import Data.Accessor
+import Data.Accessor.MonadState as MonadState
 import Debug.Trace
 
 -- ForSyDe
@@ -26,10 +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
 
@@ -55,11 +61,11 @@ mkCondAssign dst cond true false = mkAssign dst (Just (cond, true)) false
 
 -- Create a conditional or unconditional assignment statement
 mkAssign ::
-  Either CoreBndr AST.VHDLName -> -- ^ The signal to assign to
-  Maybe (AST.Expr , AST.Expr) -> -- ^ Optionally, the condition to test for
+  Either CoreBndr AST.VHDLName -- ^ The signal to assign to
+  -> Maybe (AST.Expr , AST.Expr) -- ^ Optionally, the condition to test for
                                  -- and the value to assign when true.
-  AST.Expr -> -- ^ The value to assign when false or no condition
-  AST.ConcSm -- ^ The resulting concurrent statement
+  -> AST.Expr -- ^ The value to assign when false or no condition
+  -> AST.ConcSm -- ^ The resulting concurrent statement
 mkAssign dst cond false_expr =
   let
     -- I'm not 100% how this assignment AST works, but this gets us what we
@@ -67,7 +73,7 @@ mkAssign dst cond false_expr =
     whenelse = case cond of
       Just (cond_expr, true_expr) -> 
         let 
-          true_wform = AST.Wform [AST.WformElem true_expr Nothing] 
+          true_wform = AST.Wform [AST.WformElem true_expr Nothing]
         in
           [AST.WhenElse true_wform cond_expr]
       Nothing -> []
@@ -79,33 +85,55 @@ mkAssign dst cond false_expr =
   in
     AST.CSSASm assign
 
+mkAltsAssign ::
+  Either CoreBndr AST.VHDLName            -- ^ The signal to assign to
+  -> [AST.Expr]       -- ^ The conditions
+  -> [AST.Expr]       -- ^ The expressions
+  -> AST.ConcSm   -- ^ The Alt assigns
+mkAltsAssign dst conds exprs
+        | (length conds) /= ((length exprs) - 1) = error $ "\nVHDLTools.mkAltsAssign: conditions expression mismatch"
+        | otherwise =
+  let
+    whenelses   = zipWith mkWhenElse conds exprs
+    false_wform = AST.Wform [AST.WformElem (last exprs) Nothing]
+    dst_name  = case dst of
+      Left bndr -> AST.NSimple (varToVHDLId bndr)
+      Right name -> name
+    assign    = dst_name AST.:<==: (AST.ConWforms whenelses false_wform Nothing)
+  in
+    AST.CSSASm assign
+  where
+    mkWhenElse :: AST.Expr -> AST.Expr -> AST.WhenElse
+    mkWhenElse cond true_expr =
+      let
+        true_wform = AST.Wform [AST.WformElem true_expr Nothing]
+      in
+        AST.WhenElse true_wform cond
+
 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.
-  -> [AST.AssocElem]            -- | The resulting port maps
+  [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.
+  -> [AST.AssocElem]            -- ^ The resulting port maps
 mkAssocElems args res entity =
-    -- Create the actual AssocElems
-    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
 mkAssocElem port signal = Just port AST.:=>: (AST.ADExpr signal) 
 
--- | Create an VHDL port -> signal association
-mkAssocElemIndexed :: AST.VHDLId -> AST.VHDLId -> AST.VHDLId -> AST.AssocElem
-mkAssocElemIndexed port signal index = Just port AST.:=>: (AST.ADName (AST.NIndexed (AST.IndexedName 
-                      (AST.NSimple signal) [AST.PrimName $ AST.NSimple index])))
+-- | Create an aggregate signal
+mkAggregateSignal :: [AST.Expr] -> AST.Expr
+mkAggregateSignal x = AST.Aggregate (map (\z -> AST.ElemAssoc Nothing z) x)
 
 mkComponentInst ::
   String -- ^ The portmap label
@@ -116,7 +144,8 @@ 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
@@ -125,7 +154,7 @@ mkComponentInst label entity_id portassigns = AST.CSISm compins
 varToVHDLExpr :: Var.Var -> TypeSession AST.Expr
 varToVHDLExpr var = do
   case Id.isDataConWorkId_maybe var of
-    Just dc -> return $ dataconToVHDLExpr dc
+    Just dc -> dataconToVHDLExpr dc
     -- This is a dataconstructor.
     -- Not a datacon, just another signal. Perhaps we should check for
     -- local/global here as well?
@@ -155,23 +184,37 @@ exprToVHDLExpr core = varToVHDLExpr (exprToVar core)
 -- Turn a alternative 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.
-altconToVHDLExpr :: CoreSyn.AltCon -> AST.Expr
+altconToVHDLExpr :: CoreSyn.AltCon -> TypeSession AST.Expr
 altconToVHDLExpr (DataAlt dc) = dataconToVHDLExpr dc
 
 altconToVHDLExpr (LitAlt _) = error "\nVHDL.conToVHDLExpr: Literals not support in case alternatives yet"
 altconToVHDLExpr DEFAULT = error "\nVHDL.conToVHDLExpr: DEFAULT alternative should not occur here!"
 
 -- Turn a datacon (without arguments!) into a VHDL expression.
-dataconToVHDLExpr :: DataCon.DataCon -> AST.Expr
-dataconToVHDLExpr 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"
+dataconToVHDLExpr :: DataCon.DataCon -> TypeSession AST.Expr
+dataconToVHDLExpr dc = do
+  typemap <- getA tsTypes
+  htype_either <- mkHType (DataCon.dataConRepType dc)
+  case htype_either of
+    -- No errors
+    Right htype -> do
+      let existing_ty = (Monad.liftM $ fmap fst) $ Map.lookup htype typemap
+      case existing_ty of
+        Just ty -> do
+          let dcname = DataCon.dataConName dc
+          let lit    = idToVHDLExpr $ mkVHDLExtId $ Name.getOccString dcname
+          return lit
+        Nothing -> do
+          let tycon = DataCon.dataConTyCon dc
+          let tyname = TyCon.tyConName tycon
+          let dcname = DataCon.dataConName dc
+          let 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"
+          return $ AST.PrimLit lit
+    -- Error when constructing htype
+    Left err -> error err
 
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- Functions dealing with names, variables and ids
@@ -181,7 +224,10 @@ 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 ::
@@ -232,7 +278,7 @@ 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
@@ -257,15 +303,16 @@ mkIndexedName name index = AST.NIndexed (AST.IndexedName name [index])
 -- for a few builtin types.
 builtin_types = 
   Map.fromList [
-    ("Bit", std_logicTM),
-    ("Bool", booleanTM), -- TysWiredIn.boolTy
-    ("Dec", integerTM)
+    ("Bit", Just std_logicTM),
+    ("Bool", Just booleanTM), -- TysWiredIn.boolTy
+    ("Dec", Just integerTM)
   ]
 
 -- 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.
-vhdl_ty :: String -> Type.Type -> TypeSession AST.TypeMark
+-- created. Returns Nothing when the type is valid, but empty.
+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
@@ -274,9 +321,17 @@ 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 AST.TypeMark)
-vhdl_ty_either ty = do
-  typemap <- getA vsTypes
+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
     -- No errors
@@ -286,19 +341,22 @@ vhdl_ty_either ty = do
             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 htype typemap
+      let existing_ty = (Monad.liftM $ fmap fst) $ Map.lookup htype typemap
       case Monoid.getFirst $ Monoid.mconcat (map Monoid.First [builtin_ty, existing_ty]) of
         -- Found a type, return it
         Just t -> return (Right t)
         -- No type yet, try to construct it
         Nothing -> do
-          newty_maybe <- (construct_vhdl_ty ty)
-          case newty_maybe of
-            Right (ty_id, ty_def) -> do
+          newty_either <- (construct_vhdl_ty ty)
+          case newty_either of
+            Right newty  -> do
               -- TODO: Check name uniqueness
-              modA vsTypes (Map.insert htype (ty_id, ty_def))
-              modA vsTypeDecls (\typedefs -> typedefs ++ [mktydecl (ty_id, ty_def)]) 
-              return (Right ty_id)
+              modA tsTypes (Map.insert htype newty)
+              case newty of
+                Just (ty_id, ty_def) -> do
+                  modA tsTypeDecls (\typedefs -> typedefs ++ [mktydecl (ty_id, ty_def)])
+                  return (Right $ Just ty_id)
+                Nothing -> return $ Right Nothing
             Left err -> return $ Left $
               "VHDLTools.vhdl_ty: Unsupported Haskell type: " ++ pprString ty ++ "\n"
               ++ err
@@ -307,7 +365,9 @@ vhdl_ty_either ty = do
 
 -- Construct a new VHDL type for the given Haskell type. Returns an error
 -- message or the resulting typemark and typedef.
-construct_vhdl_ty :: Type.Type -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+construct_vhdl_ty :: Type.Type -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
+-- State types don't generate VHDL
+construct_vhdl_ty ty | isStateType ty = return $ Right Nothing
 construct_vhdl_ty ty = do
   case Type.splitTyConApp_maybe ty of
     Just (tycon, args) -> do
@@ -324,7 +384,7 @@ construct_vhdl_ty ty = do
     Nothing -> return (Left $ "VHDLTools.construct_vhdl_ty: Cannot create type for non-tycon type: " ++ pprString ty ++ "\n")
 
 -- | Create VHDL type for a custom tycon
-mk_tycon_ty :: Type.Type -> TyCon.TyCon -> [Type.Type] -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+mk_tycon_ty :: Type.Type -> TyCon.TyCon -> [Type.Type] -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
 mk_tycon_ty ty tycon args =
   case TyCon.tyConDataCons tycon of
     -- Not an algebraic type
@@ -338,23 +398,42 @@ mk_tycon_ty ty tycon args =
       elem_tys_either <- mapM vhdl_ty_either real_arg_tys
       case Either.partitionEithers elem_tys_either of
         -- No errors in element types
-        ([], elem_tys) -> do
-          let elems = zipWith AST.ElementDec recordlabels elem_tys
-          -- For a single construct datatype, build a record with one field for
-          -- each argument.
-          -- TODO: Add argument type ids to this, to ensure uniqueness
-          -- TODO: Special handling for tuples?
-          let elem_names = concat $ map prettyShow elem_tys
-          let ty_id = mkVHDLExtId $ nameToString (TyCon.tyConName tycon) ++ elem_names
-          let ty_def = AST.TDR $ AST.RecordTypeDef elems
-          let tupshow = mkTupleShow elem_tys ty_id
-          modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType ty, showIdString) (showId, tupshow)
-          return $ Right (ty_id, Left ty_def)
+        ([], elem_tys') -> do
+          -- Throw away all empty members
+          case Maybe.catMaybes elem_tys' of
+            [] -> -- No non-empty members
+              return $ Right Nothing
+            elem_tys -> do
+              let elems = zipWith AST.ElementDec recordlabels elem_tys
+              -- For a single construct datatype, build a record with one field for
+              -- each argument.
+              -- TODO: Add argument type ids to this, to ensure uniqueness
+              -- TODO: Special handling for tuples?
+              let elem_names = concat $ map prettyShow elem_tys
+              let ty_id = mkVHDLExtId $ nameToString (TyCon.tyConName tycon) ++ elem_names
+              let ty_def = AST.TDR $ AST.RecordTypeDef elems
+              let tupshow = mkTupleShow elem_tys ty_id
+              let htype = ADTType (nameToString (TyCon.tyConName tycon)) (map (\x -> StdType (OrdType x)) real_arg_tys)
+              modA tsTypeFuns $ Map.insert (htype, showIdString) (showId, tupshow)
+              return $ Right $ Just (ty_id, Left ty_def)
         -- There were errors in element types
         (errors, _) -> return $ Left $
           "VHDLTools.mk_tycon_ty: Can not construct type for: " ++ pprString tycon ++ "\n because no type can be construced for some of the arguments.\n"
           ++ (concat errors)
-    dcs -> return $ Left $ "VHDLTools.mk_tycon_ty: Only single constructor datatypes supported: " ++ pprString tycon ++ "\n"
+    dcs -> do
+      let arg_tys = concat $ map DataCon.dataConRepArgTys dcs
+      let real_arg_tys = map (CoreSubst.substTy subst) arg_tys
+      case real_arg_tys of
+        [] -> do
+          let elems = map (mkVHDLExtId . nameToString . DataCon.dataConName) dcs
+          let ty_id = mkVHDLExtId $ nameToString (TyCon.tyConName tycon)
+          let ty_def = AST.TDE $ AST.EnumTypeDef elems
+          let enumShow = mkEnumShow elems ty_id
+          let htype = EnumType (nameToString (TyCon.tyConName tycon)) (map (nameToString . DataCon.dataConName) dcs)
+          modA tsTypeFuns $ Map.insert (htype, showIdString) (showId, enumShow)
+          return $ Right $ Just (ty_id, Left ty_def)
+        xs -> return $ Left $
+          "VHDLTools.mkTyConHType: Only enum-like constructor datatypes supported: " ++ pprString dcs ++ "\n"
   where
     -- Create a subst that instantiates all types passed to the tycon
     -- TODO: I'm not 100% sure that this is the right way to do this. It seems
@@ -367,12 +446,12 @@ mk_tycon_ty ty tycon args =
 -- | Create a VHDL vector type
 mk_vector_ty ::
   Type.Type -- ^ The Haskell type of the Vector
-  -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+  -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
       -- ^ An error message or The typemark created.
 
 mk_vector_ty ty = do
-  types_map <- getA vsTypes
-  env <- getA vsHscEnv
+  types_map <- getA tsTypes
+  env <- getA tsHscEnv
   let (nvec_l, nvec_el) = Type.splitAppTy ty
   let (nvec, leng) = Type.splitAppTy nvec_l
   let vec_ty = Type.mkAppTy nvec nvec_el
@@ -381,23 +460,26 @@ mk_vector_ty ty = do
   el_ty_tm_either <- vhdl_ty_either el_ty
   case el_ty_tm_either of
     -- Could create element type
-    Right el_ty_tm -> do
+    Right (Just el_ty_tm) -> do
       let ty_id = mkVHDLExtId $ "vector-"++ (AST.fromVHDLId el_ty_tm) ++ "-0_to_" ++ (show len)
       let range = AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len - 1))]
-      let existing_elem_ty = (fmap fst) $ Map.lookup (StdType $ OrdType vec_ty) types_map
+      let existing_elem_ty = (fmap $ fmap fst) $ Map.lookup (StdType $ OrdType vec_ty) types_map
       case existing_elem_ty of
-        Just t -> do
+        Just (Just t) -> do
           let ty_def = AST.SubtypeIn t (Just range)
-          return (Right (ty_id, Right ty_def))
+          return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
         Nothing -> do
           let vec_id = mkVHDLExtId $ "vector_" ++ (AST.fromVHDLId el_ty_tm)
           let vec_def = AST.TDA $ AST.UnconsArrayDef [tfvec_indexTM] el_ty_tm
-          modA vsTypes (Map.insert (StdType $ OrdType vec_ty) (vec_id, (Left vec_def)))
-          modA vsTypeDecls (\typedefs -> typedefs ++ [mktydecl (vec_id, (Left vec_def))])
+          modA tsTypes (Map.insert (StdType $ OrdType vec_ty) (Just (vec_id, (Left vec_def))))
+          modA tsTypeDecls (\typedefs -> typedefs ++ [mktydecl (vec_id, (Left vec_def))])
           let vecShowFuns = mkVectorShow el_ty_tm vec_id
-          mapM_ (\(id, subprog) -> modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType el_ty, id) ((mkVHDLExtId id), subprog)) vecShowFuns     
+          mapM_ (\(id, subprog) -> modA tsTypeFuns $ Map.insert (StdType $ OrdType el_ty, id) ((mkVHDLExtId id), subprog)) vecShowFuns
           let ty_def = AST.SubtypeIn vec_id (Just range)
-          return (Right (ty_id, Right ty_def))
+          return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
+    -- Empty element type? Empty vector type then. TODO: Does this make sense?
+    -- Probably needs changes in the builtin functions as well...
+    Right Nothing -> return $ Right Nothing
     -- Could not create element type
     Left err -> return $ Left $ 
       "VHDLTools.mk_vector_ty: Can not construct vectortype for elementtype: " ++ pprString el_ty  ++ "\n"
@@ -406,37 +488,34 @@ mk_vector_ty ty = do
 mk_natural_ty ::
   Int -- ^ The minimum bound (> 0)
   -> Int -- ^ The maximum bound (> minimum bound)
-  -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+  -> 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)
-  return (Right (ty_id, Right ty_def))
+  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 ::
   Type.Type -- ^ Haskell type of the unsigned integer
-  -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+  -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
 mk_unsigned_ty ty = do
   size <- tfp_to_int (sized_word_len_ty ty)
   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 vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType ty, showIdString) (showId, unsignedshow)
-  return (Right (ty_id, Right ty_def))
+  return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
   
 mk_signed_ty ::
   Type.Type -- ^ Haskell type of the signed integer
-  -> TypeSession (Either String (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn))
+  -> TypeSession (Either String (Maybe (AST.TypeMark, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn)))
 mk_signed_ty ty = do
   size <- tfp_to_int (sized_int_len_ty ty)
   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 vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType ty, showIdString) (showId, signedshow)
-  return (Right (ty_id, Right ty_def))
+  return (Right $ Just (ty_id, Right ty_def))
 
 -- Finds the field labels for VHDL type generated for the given Core type,
 -- which must result in a record type.
@@ -446,11 +525,12 @@ getFieldLabels ty = do
   let error_msg = "\nVHDLTools.getFieldLabels: Can not get field labels, because: " ++ pprString ty ++ "can not be generated." 
   vhdl_ty error_msg ty
   -- Get the types map, lookup and unpack the VHDL TypeDef
-  types <- getA vsTypes
+  types <- getA tsTypes
   -- Assume the type for which we want labels is really translatable
   Right htype <- mkHType ty
   case Map.lookup htype types of
-    Just (_, Left (AST.TDR (AST.RecordTypeDef elems))) -> return $ map (\(AST.ElementDec id _) -> id) elems
+    Just (Just (_, Left (AST.TDR (AST.RecordTypeDef elems)))) -> return $ map (\(AST.ElementDec id _) -> id) elems
+    Just Nothing -> return [] -- The type is empty
     _ -> error $ "\nVHDL.getFieldLabels: Type not found or not a record type? This should not happen! Type: " ++ (show ty)
     
 mktydecl :: (AST.VHDLId, Either AST.TypeDef AST.SubtypeIn) -> AST.PackageDecItem
@@ -465,7 +545,7 @@ mkHType ty = do
         let name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
         Map.lookup name builtin_types
   case builtin_ty of
-    Just typ -> 
+    Just typ ->
       return $ Right $ BuiltinType $ prettyShow typ
     Nothing ->
       case Type.splitTyConApp_maybe ty of
@@ -502,7 +582,7 @@ mkTyConHType :: TyCon.TyCon -> [Type.Type] -> TypeSession (Either String HType)
 mkTyConHType tycon args =
   case TyCon.tyConDataCons tycon of
     -- Not an algebraic type
-    [] -> return $ Left $ "VHDLTools.mkHType: Only custom algebraic types are supported: " ++ pprString tycon ++ "\n"
+    [] -> return $ Left $ "VHDLTools.mkTyConHType: Only custom algebraic types are supported: " ++ pprString tycon ++ "\n"
     [dc] -> do
       let arg_tys = DataCon.dataConRepArgTys dc
       let real_arg_tys = map (CoreSubst.substTy subst) arg_tys
@@ -513,9 +593,16 @@ mkTyConHType tycon args =
           return $ Right $ ADTType (nameToString (TyCon.tyConName tycon)) elem_htys
         -- There were errors in element types
         (errors, _) -> return $ Left $
-          "VHDLTools.mkHType: Can not construct type for: " ++ pprString tycon ++ "\n because no type can be construced for some of the arguments.\n"
+          "VHDLTools.mkTyConHType: Can not construct type for: " ++ pprString tycon ++ "\n because no type can be construced for some of the arguments.\n"
           ++ (concat errors)
-    dcs -> return $ Left $ "VHDLTools.mkHType: Only single constructor datatypes supported: " ++ pprString tycon ++ "\n"
+    dcs -> do
+      let arg_tys = concat $ map DataCon.dataConRepArgTys dcs
+      let real_arg_tys = map (CoreSubst.substTy subst) arg_tys
+      case real_arg_tys of
+        [] ->
+          return $ Right $ EnumType (nameToString (TyCon.tyConName tycon)) (map (nameToString . DataCon.dataConName) dcs)
+        xs -> return $ Left $
+          "VHDLTools.mkTyConHType: Only enum-like constructor datatypes supported: " ++ pprString dcs ++ "\n"
   where
     tyvars = TyCon.tyConTyVars tycon
     subst = CoreSubst.extendTvSubstList CoreSubst.emptySubst (zip tyvars args)
@@ -528,17 +615,34 @@ isReprType ty = do
     Left _ -> False
     Right _ -> True
 
+
 tfp_to_int :: Type.Type -> TypeSession Int
 tfp_to_int ty = do
-  lens <- getA vsTfpInts
-  hscenv <- getA vsHscEnv
+  hscenv <- getA tsHscEnv
+  let norm_ty = normalise_tfp_int hscenv ty
+  case Type.splitTyConApp_maybe norm_ty of
+    Just (tycon, args) -> do
+      let name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
+      case name of
+        "Dec" -> do
+          len <- tfp_to_int' ty
+          return len
+        otherwise -> do
+          modA tsTfpInts (Map.insert (OrdType norm_ty) (-1))
+          return $ error ("Callin tfp_to_int on non-dec:" ++ (show ty))
+    Nothing -> return $ error ("Callin tfp_to_int on non-dec:" ++ (show ty))
+
+tfp_to_int' :: Type.Type -> TypeSession Int
+tfp_to_int' ty = do
+  lens <- getA tsTfpInts
+  hscenv <- getA tsHscEnv
   let norm_ty = normalise_tfp_int hscenv ty
   let existing_len = Map.lookup (OrdType norm_ty) lens
   case existing_len of
     Just len -> return len
     Nothing -> do
       let new_len = eval_tfp_int hscenv ty
-      modA vsTfpInts (Map.insert (OrdType norm_ty) (new_len))
+      modA tsTfpInts (Map.insert (OrdType norm_ty) (new_len))
       return new_len
       
 mkTupleShow :: 
@@ -552,16 +656,30 @@ mkTupleShow elemTMs tupleTM = AST.SubProgBody showSpec [] [showExpr]
     showExpr  = AST.ReturnSm (Just $
                   AST.PrimLit "'('" AST.:&: showMiddle AST.:&: AST.PrimLit "')'")
       where
-        showMiddle = foldr1 (\e1 e2 -> e1 AST.:&: AST.PrimLit "','" AST.:&: e2) $
-          map ((genExprFCall showId).
-                AST.PrimName .
-                AST.NSelected .
-                (AST.NSimple tupPar AST.:.:).
-                tupVHDLSuffix)
-              (take tupSize recordlabels)
+        showMiddle = if null elemTMs then
+            AST.PrimLit "''"
+          else
+            foldr1 (\e1 e2 -> e1 AST.:&: AST.PrimLit "','" AST.:&: e2) $
+              map ((genExprFCall showId).
+                    AST.PrimName .
+                    AST.NSelected .
+                    (AST.NSimple tupPar AST.:.:).
+                    tupVHDLSuffix)
+                  (take tupSize recordlabels)
     recordlabels = map (\c -> mkVHDLBasicId [c]) ['A'..'Z']
     tupSize = length elemTMs
 
+mkEnumShow ::
+  [AST.VHDLId]
+  -> AST.TypeMark
+  -> AST.SubProgBody
+mkEnumShow elemIds enumTM = AST.SubProgBody showSpec [] [showExpr]
+  where
+    enumPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "enum"
+    showSpec  = AST.Function showId [AST.IfaceVarDec enumPar enumTM] stringTM
+    showExpr  = AST.ReturnSm (Just $
+                  AST.PrimLit (show $ tail $ init $ AST.fromVHDLId enumTM))
+
 mkVectorShow ::
   AST.TypeMark -- ^ elemtype
   -> AST.TypeMark -- ^ vectype
@@ -632,26 +750,19 @@ 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'")
@@ -664,6 +775,23 @@ 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 = 
@@ -674,4 +802,16 @@ genExprPCall2 :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.Expr -> AST.SeqSm
 genExprPCall2 entid arg1 arg2 =
         AST.ProcCall (AST.NSimple entid) $
          map (\exp -> Nothing AST.:=>: AST.ADExpr exp) [arg1,arg2]
-         
\ No newline at end of file
+
+mkSigDec :: CoreSyn.CoreBndr -> TranslatorSession (Maybe AST.SigDec)
+mkSigDec bndr = do
+  let error_msg = "\nVHDL.mkSigDec: Can not make signal declaration for type: \n" ++ pprString bndr 
+  type_mark_maybe <- MonadState.lift tsType $ vhdl_ty error_msg (Var.varType bndr)
+  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)