Start support on initial state. Substates currently break
authorChristiaan Baaij <christiaan.baaij@gmail.com>
Fri, 6 Nov 2009 12:12:00 +0000 (13:12 +0100)
committerChristiaan Baaij <christiaan.baaij@gmail.com>
Fri, 6 Nov 2009 12:12:00 +0000 (13:12 +0100)
cλash/CLasH/Translator.hs
cλash/CLasH/Translator/Annotations.hs
cλash/CLasH/Translator/TranslatorTypes.hs
cλash/CLasH/Utils/GhcTools.hs
cλash/CLasH/VHDL/Generate.hs
cλash/CLasH/VHDL/VHDLTools.hs

index 6528f540d7a4d639a6a5dc4eab1a61d1db0bce44..e2993d260548ad4a83bd9938c8f53b49a678c803 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 module CLasH.Translator 
-  ( makeVHDLStrings
-  , makeVHDLAnnotations
+  ( -- makeVHDLStrings
+   makeVHDLAnnotations
   ) where
 
 -- Standard Modules
@@ -12,6 +12,7 @@ import qualified Control.Monad.Trans.State as State
 import Text.PrettyPrint.HughesPJ (render)
 import Data.Accessor
 import qualified Data.Map as Map
+import Debug.Trace
 
 -- GHC API
 import qualified CoreSyn
@@ -36,19 +37,20 @@ import CLasH.VHDL.Testbench
 
 -- | Turn Haskell to VHDL, Usings Strings to indicate the Top Entity, Initial
 --   State and Test Inputs.
-makeVHDLStrings :: 
-  FilePath      -- ^ The GHC Library Dir
-  -> [FilePath] -- ^ The FileNames
-  -> String     -- ^ The TopEntity
-  -> String     -- ^ The InitState
-  -> String     -- ^ The TestInput
-  -> IO ()
-makeVHDLStrings libdir filenames topentity initstate testinput = do
-  makeVHDL libdir filenames finder
-    where
-      finder = findSpec (hasVarName topentity)
-                        (hasVarName initstate)
-                        (hasVarName testinput)
+-- makeVHDLStrings :: 
+--   FilePath      -- ^ The GHC Library Dir
+--   -> [FilePath] -- ^ The FileNames
+--   -> String     -- ^ The TopEntity
+--   -> String     -- ^ The InitState
+--   -> String     -- ^ The TestInput
+--   -> IO ()
+-- makeVHDLStrings libdir filenames topentity initstate testinput = do
+--   makeVHDL libdir filenames finder
+--     where
+--       finder = findSpec (hasVarName topentity)
+--                         (hasVarName initstate)
+--                         (isCLasHAnnotation isInitState)
+--                         (hasVarName testinput)
 
 -- | Turn Haskell to VHDL, Using the Annotations for Top Entity, Initial State
 --   and Test Inputs found in the Files. 
@@ -61,6 +63,7 @@ makeVHDLAnnotations libdir filenames = do
     where
       finder = findSpec (hasCLasHAnnotation isTopEntity)
                         (hasCLasHAnnotation isInitState)
+                        (isCLasHAnnotation isInitState)
                         (hasCLasHAnnotation isTestInput)
 
 -- | Turn Haskell to VHDL, using the given finder functions to find the Top
@@ -92,8 +95,11 @@ moduleToVHDL env cores specs = do
   vhdl <- runTranslatorSession env $ do
     let all_bindings = concat (map (\x -> CoreSyn.flattenBinds (HscTypes.cm_binds x)) cores)
     -- Store the bindings we loaded
-    tsBindings %= Map.fromList all_bindings 
+    tsBindings %= Map.fromList all_bindings
+    let all_initstates = concat (map (\x -> case x of (_, Nothing, _) -> []; (_, Just inits, _) -> inits) specs) 
+    tsInitStates %= Map.fromList all_initstates
     test_binds <- catMaybesM $ Monad.mapM mkTest specs
+    mapM_ printAnns specs
     let topbinds = Maybe.catMaybes $ map (\(top, _, _) -> top) specs
     case topbinds of
       []  -> error $ "Could not find top entity requested"
@@ -108,6 +114,9 @@ moduleToVHDL env cores specs = do
     mkTest (Just top, _, Just input) = do
       bndr <- createTestbench Nothing cores input top
       return $ Just bndr
+    printAnns :: EntitySpec -> TranslatorSession ()
+    printAnns (_, Nothing, _) = trace ("no anns found:\n\n") $ return ()
+    printAnns (_, (Just anns), _) = trace ("anns:\n\n" ++ show anns ++ "\n") $ return ()
 
 -- Run the given translator session. Generates a new UniqSupply for that
 -- session.
@@ -120,7 +129,7 @@ runTranslatorSession env session = do
   -- a unique supply anywhere.
   uniqSupply <- UniqSupply.mkSplitUniqSupply 'z'
   let init_typestate = TypeState Map.empty [] Map.empty Map.empty env
-  let init_state = TranslatorState uniqSupply init_typestate Map.empty Map.empty 0 Map.empty Map.empty
+  let init_state = TranslatorState uniqSupply init_typestate Map.empty Map.empty 0 Map.empty Map.empty Map.empty
   return $ State.evalState session init_state
 
 -- | Prepares the directory for writing VHDL files. This means creating the
index ff2bb4bd0c9d5d38465ca78dd56bc64dc674dba4..6176438c1e7349f664324220f127b344d36c293e 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@ module CLasH.Translator.Annotations where
 import Language.Haskell.TH
 import Data.Data
 
-data CLasHAnn = TopEntity | InitState | TestInput | TestCycles
+data CLasHAnn = TopEntity | InitState Name | TestInput | TestCycles
   deriving (Show, Data, Typeable)
   
 isTopEntity :: CLasHAnn -> Bool
@@ -12,8 +12,8 @@ isTopEntity TopEntity = True
 isTopEntity _         = False
 
 isInitState :: CLasHAnn -> Bool
-isInitState InitState = True
-isInitState _         = False
+isInitState (InitState _) = True
+isInitState _             = False
 
 isTestInput :: CLasHAnn -> Bool
 isTestInput TestInput = True
index ee2220d0a4ece1ff6de9e2cfcd9ad193615a5b81..12ca6ed8ea9313f59ecd035e8d2e299a6d58bbc6 100644 (file)
@@ -23,11 +23,12 @@ import qualified Language.VHDL.AST as AST
 
 -- Local imports
 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
+import CLasH.Translator.Annotations
 
 -- | A specification of an entity we can generate VHDL for. Consists of the
 --   binder of the top level entity, an optional initial state and an optional
 --   test input.
-type EntitySpec = (Maybe CoreSyn.CoreBndr, Maybe CoreSyn.CoreExpr, Maybe CoreSyn.CoreExpr)
+type EntitySpec = (Maybe CoreSyn.CoreBndr, Maybe [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr)], Maybe CoreSyn.CoreExpr)
 
 -- | A function that knows which parts of a module to compile
 type Finder =
@@ -90,6 +91,7 @@ data TranslatorState = TranslatorState {
   , tsEntityCounter_ :: Integer
   , tsEntities_ :: Map.Map CoreSyn.CoreBndr Entity
   , tsArchitectures_ :: Map.Map CoreSyn.CoreBndr (Architecture, [CoreSyn.CoreBndr])
+  , tsInitStates_ :: Map.Map CoreSyn.CoreBndr CoreSyn.CoreBndr
 }
 
 -- Derive accessors
index 6e9a6dca85e57039159e2d925da536023cc59933..373e9cf6827f3db91f0877ef73370ec7757ff912 100644 (file)
@@ -5,6 +5,8 @@ module CLasH.Utils.GhcTools where
 -- Standard modules
 import qualified Monad
 import qualified System.IO.Unsafe
+import qualified Language.Haskell.TH as TH
+import qualified Maybe
 
 -- GHC API
 import qualified Annotations
@@ -96,16 +98,38 @@ loadModules libdir filenames finder =
         Just f -> concatM $ mapM f cores
       return (cores, env, specs)
 
+findBinds ::
+  Monad m =>
+  (Var.Var -> m Bool)
+  -> HscTypes.CoreModule
+  -> m (Maybe [CoreSyn.CoreBndr])
+findBinds criteria core = do
+  binders <- findBinder criteria core
+  case binders of
+    [] -> return Nothing
+    bndrs -> return $ Just $ map fst bndrs
+
 findBind ::
   Monad m =>
   (Var.Var -> m Bool)
   -> HscTypes.CoreModule
   -> m (Maybe CoreSyn.CoreBndr)
 findBind criteria core = do
+  binders <- findBinds criteria core
+  case binders of
+    Nothing -> return Nothing
+    (Just bndrs) -> return $ Just $ head bndrs
+
+findExprs ::
+  Monad m =>
+  (Var.Var -> m Bool)
+  -> HscTypes.CoreModule
+  -> m (Maybe [CoreSyn.CoreExpr])
+findExprs criteria core = do
   binders <- findBinder criteria core
   case binders of
     [] -> return Nothing
-    bndrs -> return $ Just $ fst $ head bndrs
+    bndrs -> return $ Just $ (map snd bndrs)
 
 findExpr ::
   Monad m =>
@@ -113,10 +137,22 @@ findExpr ::
   -> HscTypes.CoreModule
   -> m (Maybe CoreSyn.CoreExpr)
 findExpr criteria core = do
-  binders <- findBinder criteria core
-  case binders of
-    [] -> return Nothing
-    bndrs -> return $ Just $ snd $ head bndrs
+  exprs <- findExprs criteria core
+  case exprs of
+    Nothing -> return Nothing
+    (Just exprs) -> return $ Just $ head exprs
+
+findAnns ::
+  Monad m =>
+  (Var.Var -> m [CLasHAnn])
+  -> HscTypes.CoreModule
+  -> m [CLasHAnn]
+findAnns criteria core = do
+  let binds = CoreSyn.flattenBinds $ HscTypes.cm_binds core
+  anns <- Monad.mapM (criteria . fst) binds
+  case anns of
+    [] -> return []
+    xs -> return $ concat xs
 
 -- | Find a binder in module according to a certain criteria
 findBinder :: 
@@ -130,17 +166,27 @@ findBinder criteria core = do
   return critbinds
 
 -- | Determine if a binder has an Annotation meeting a certain criteria
-hasCLasHAnnotation ::
+isCLasHAnnotation ::
   GHC.GhcMonad m =>
   (CLasHAnn -> Bool)  -- ^ The criteria the Annotation has to meet
   -> Var.Var          -- ^ The Binder
-  -> m Bool           -- ^ Indicates if binder has the Annotation
-hasCLasHAnnotation clashAnn var = do
+  -> m [CLasHAnn]           -- ^ Indicates if binder has the Annotation
+isCLasHAnnotation clashAnn var = do
   let deserializer = Serialized.deserializeWithData
   let target = Annotations.NamedTarget (Var.varName var)
   (anns :: [CLasHAnn]) <- GHC.findGlobalAnns deserializer target
   let annEnts = filter clashAnn anns
-  case annEnts of
+  return annEnts
+
+-- | Determine if a binder has an Annotation meeting a certain criteria
+hasCLasHAnnotation ::
+  GHC.GhcMonad m =>
+  (CLasHAnn -> Bool)  -- ^ The criteria the Annotation has to meet
+  -> Var.Var          -- ^ The Binder
+  -> m Bool           -- ^ Indicates if binder has the Annotation
+hasCLasHAnnotation clashAnn var = do
+  anns <- isCLasHAnnotation clashAnn var
+  case anns of
     [] -> return False
     xs -> return True
 
@@ -152,16 +198,40 @@ hasVarName ::
   -> m Bool     -- ^ Indicate if the binder has the name
 hasVarName lookfor bind = return $ lookfor == (Name.occNameString $ Name.nameOccName $ Name.getName bind)
 
+
+findInitStates ::
+  (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> 
+  (Var.Var -> GHC.Ghc [CLasHAnn]) -> 
+  HscTypes.CoreModule -> 
+  GHC.Ghc (Maybe [(CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr)])
+findInitStates statec annsc mod = do
+  states <- findBinds statec mod
+  anns  <- findAnns annsc mod
+  let funs = Maybe.catMaybes (map extractInits anns)
+  exprs' <- mapM (\x -> findBind (hasVarName (TH.nameBase x)) mod) funs
+  let exprs = Maybe.catMaybes exprs'
+  let inits = zipMWith (\a b -> (a,b)) states exprs
+  return inits
+  where
+    extractInits :: CLasHAnn -> Maybe TH.Name
+    extractInits (InitState x)  = Just x
+    extractInits _              = Nothing
+    zipMWith :: (a -> b -> c) -> (Maybe [a]) -> [b] -> (Maybe [c])
+    zipMwith _ Nothing _ = Nothing
+    zipMWith f (Just as) bs = Just $ zipWith f as bs
+    
 -- | Make a complete spec out of a three conditions
 findSpec ::
-  (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool)
+  (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool) -> (Var.Var -> GHC.Ghc [CLasHAnn]) -> (Var.Var -> GHC.Ghc Bool)
   -> Finder
 
-findSpec topc statec testc mod = do
+findSpec topc statec annsc testc mod = do
   top <- findBind topc mod
-  state <- findExpr statec mod
+  state <- findExprs statec mod
+  anns <- findAnns annsc mod
   test <- findExpr testc mod
-  return [(top, state, test)]
+  inits <- findInitStates statec annsc mod
+  return [(top, inits, test)]
   -- case top of
   --   Just t -> return [(t, state, test)]
   --   Nothing -> return error $ "Could not find top entity requested"
index 37caa459dc8b3dfe1c9ba172b9cb2ab748ab200f..7c604d6d732f0b7fc8e4997f67dd3fa68b08b059 100644 (file)
@@ -129,16 +129,21 @@ getArchitecture fname = Utils.makeCached fname tsArchitectures $ do
   (state_vars, sms) <- Monad.mapAndUnzipM dobind binds
   let (in_state_maybes, out_state_maybes) = unzip state_vars
   let (statementss, used_entitiess) = unzip sms
+  -- Get initial state, if it's there
+  initSmap <- getA tsInitStates
+  let init_state = Map.lookup fname initSmap
   -- Create a state proc, if needed
-  state_proc <- case (Maybe.catMaybes in_state_maybes, Maybe.catMaybes out_state_maybes) of
-        ([in_state], [out_state]) -> mkStateProcSm (in_state, out_state)
-        ([], []) -> return []
-        (ins, outs) -> error $ "Weird use of state in " ++ show fname ++ ". In: " ++ show ins ++ " Out: " ++ show outs
+  (state_proc, resbndr) <- case (Maybe.catMaybes in_state_maybes, Maybe.catMaybes out_state_maybes, init_state) of
+        ([in_state], [out_state], Nothing) -> error $ "No initial state defined for: " ++ show fname
+        ([in_state], [out_state], Just resetval) -> mkStateProcSm (in_state, out_state,resetval)
+        ([], [], Just _) -> error $ "Initial state defined for state-less function: " ++ show fname
+        ([], [], Nothing) -> return ([],[])
+        (ins, outs, res) -> error $ "Weird use of state in " ++ show fname ++ ". In: " ++ show ins ++ " Out: " ++ show outs
   -- Join the create statements and the (optional) state_proc
   let statements = concat statementss ++ state_proc
   -- Create the architecture
   let arch = AST.ArchBody (mkVHDLBasicId "structural") (AST.NSimple entity_id) (map AST.BDISD sig_decs) statements
-  let used_entities = concat used_entitiess
+  let used_entities = (concat used_entitiess) ++ resbndr
   return (arch, used_entities)
   where
     dobind :: (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreExpr) -- ^ The bind to process
@@ -162,24 +167,44 @@ getArchitecture fname = Utils.makeCached fname tsArchitectures $ do
       return ((Nothing, Nothing), sms)
 
 mkStateProcSm :: 
-  (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr) -- ^ The current and new state variables
-  -> TranslatorSession [AST.ConcSm] -- ^ The resulting statements
-mkStateProcSm (old, new) = do
-  nonempty <- hasNonEmptyType old 
+  (CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr, CoreSyn.CoreBndr) -- ^ The current state, new state and reset variables
+  -> TranslatorSession ([AST.ConcSm], [CoreSyn.CoreBndr]) -- ^ The resulting statements
+mkStateProcSm (old, new, res) = do
+  nonempty <- hasNonEmptyType old  
   if nonempty 
-    then return [AST.CSPSm $ AST.ProcSm label [clockId,resetId] [statement]]
-    else return []
-  where
-    label       = mkVHDLBasicId $ "state"
-    rising_edge = AST.NSimple $ mkVHDLBasicId "rising_edge"
-    wform       = AST.Wform [AST.WformElem (AST.PrimName $ varToVHDLName new) Nothing]
-    clk_assign      = AST.SigAssign (varToVHDLName old) wform
-    rising_edge_clk = AST.PrimFCall $ AST.FCall rising_edge [Nothing AST.:=>: (AST.ADName $ AST.NSimple clockId)]
-    resetn_is_low  = (AST.PrimName $ AST.NSimple resetId) AST.:=: (AST.PrimLit "'0'")
-    reset_statement = []
-    clk_statement = [AST.ElseIf rising_edge_clk [clk_assign]]
-    statement   = AST.IfSm resetn_is_low reset_statement clk_statement Nothing
-
+    then do
+      let error_msg = "\nVHDL.mkSigDec: Can not make signal declaration for type: \n" ++ pprString res 
+      type_mark_old_maybe <- MonadState.lift tsType $ vhdl_ty error_msg (Var.varType old)
+      let type_mark_old = Maybe.fromJust type_mark_old_maybe
+      type_mark_res_maybe <- MonadState.lift tsType $ vhdl_ty error_msg (Var.varType res)
+      let type_mark_res' = Maybe.fromJust type_mark_res_maybe
+      let type_mark_res = if type_mark_old == type_mark_res' then
+                            type_mark_res'
+                          else 
+                            error $ "Initial state has different type than state type, state type: " ++ show type_mark_old ++ ", init type: "  ++ show type_mark_res'    
+      let resvalid  = mkVHDLBasicId $ varToString res ++ "val"
+      let resvaldec = AST.BDISD $ AST.SigDec resvalid type_mark_res Nothing
+      let reswform  = AST.Wform [AST.WformElem (AST.PrimName $ AST.NSimple resvalid) Nothing]
+      let res_assign = AST.SigAssign (varToVHDLName old) reswform
+      let blocklabel       = mkVHDLBasicId $ "state"
+      let statelabel  = mkVHDLBasicId $ "stateupdate"
+      let rising_edge = AST.NSimple $ mkVHDLBasicId "rising_edge"
+      let wform       = AST.Wform [AST.WformElem (AST.PrimName $ varToVHDLName new) Nothing]
+      let clk_assign      = AST.SigAssign (varToVHDLName old) wform
+      let rising_edge_clk = AST.PrimFCall $ AST.FCall rising_edge [Nothing AST.:=>: (AST.ADName $ AST.NSimple clockId)]
+      let resetn_is_low  = (AST.PrimName $ AST.NSimple resetId) AST.:=: (AST.PrimLit "'0'")
+      signature <- getEntity res
+      let entity_id = ent_id signature
+      let reslabel = "resetval_" ++ ((prettyShow . varToVHDLName) res)
+      let portmaps = mkAssocElems [] (AST.NSimple resvalid) signature
+      let reset_statement = mkComponentInst reslabel entity_id portmaps
+      let clk_statement = [AST.ElseIf rising_edge_clk [clk_assign]]
+      let statement   = AST.IfSm resetn_is_low [res_assign] clk_statement Nothing
+      let stateupdate = AST.CSPSm $ AST.ProcSm statelabel [clockId,resetId] [statement]
+      let block = AST.CSBSm $ AST.BlockSm blocklabel [] (AST.PMapAspect []) [resvaldec] [reset_statement,stateupdate]
+      return ([block],[res])
+    else 
+      return ([],[])
 
 -- | Transforms a core binding into a VHDL concurrent statement
 mkConcSm ::
index edca0c306325bea654e9eaa86b71ba9afdeea112..1378376f0f034880a4ccba733b649acb79b09420 100644 (file)
@@ -402,7 +402,7 @@ mk_tycon_ty ty tycon args =
           -- Throw away all empty members
           case Maybe.catMaybes elem_tys' of
             [] -> -- No non-empty members
-              return $ Right Nothing
+              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