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[matthijs/master-project/cλash.git] / FlattenTypes.hs
index b14ef387dc6f1300a0742a9ea2001f5f17ff4416..bd6c1d5996cf2a75c6f6b9595444a795684c6e31 100644 (file)
@@ -1,23 +1,30 @@
 module FlattenTypes where
 
+import qualified Maybe
 import Data.Traversable
-import qualified Control.Monad.State as State
+import qualified Data.Foldable as Foldable
+import qualified Control.Monad.Trans.State as State
 
 import CoreSyn
+import qualified Type
 
 import HsValueMap
+import CoreShow
 
 -- | A signal identifier
-type UnnamedSignal = Int
+type SignalId = Int
 
 -- | A map of a Haskell value to signal ids
-type SignalMap sigid = HsValueMap sigid
+type SignalMap = HsValueMap SignalId
+
+-- | A state identifier
+type StateId = Int
 
 -- | How is a given (single) value in a function's type (ie, argument or
--- return value) used?
+--   return value) used?
 data HsValueUse = 
   Port           -- ^ Use it as a port (input or output)
-  | State Int    -- ^ Use it as state (input or output). The int is used to
+  | State StateId -- ^ Use it as state (input or output). The int is used to
                  --   match input state to output state.
   | HighOrder {  -- ^ Use it as a high order function input
     hoName :: String,  -- ^ Which function is passed in?
@@ -27,6 +34,11 @@ data HsValueUse =
   }
   deriving (Show, Eq, Ord)
 
+-- | Is this HsValueUse a state use?
+isStateUse :: HsValueUse -> Bool
+isStateUse (State _) = True
+isStateUse _         = False
+
 -- | A map from a Haskell value to the use of each single value
 type HsUseMap = HsValueMap HsValueUse
 
@@ -59,71 +71,179 @@ data HsFunction = HsFunction {
   hsFuncRes  :: HsUseMap
 } deriving (Show, Eq, Ord)
 
--- | A flattened function application
-data FApp sigid = FApp {
-  appFunc :: HsFunction,
-  appArgs :: [SignalMap sigid],
-  appRes  :: SignalMap sigid
-} deriving (Show, Eq)
-
--- | A conditional signal definition
-data CondDef sigid = CondDef {
-  cond    :: sigid,
-  high    :: sigid,
-  low     :: sigid,
-  condRes :: sigid
-} deriving (Show, Eq)
+hasState :: HsFunction -> Bool
+hasState hsfunc = 
+  any (Foldable.any isStateUse) (hsFuncArgs hsfunc)
+  || Foldable.any isStateUse (hsFuncRes hsfunc)
+
+-- | Something that defines a signal
+data SigDef =
+  -- | A flattened function application
+  FApp {
+    appFunc :: HsFunction,
+    appArgs :: [SignalMap],
+    appRes  :: SignalMap
+  }
+  -- | A conditional signal definition
+  | CondDef {
+    cond    :: SignalId,
+    high    :: SignalId,
+    low     :: SignalId,
+    condRes :: SignalId
+  }
+  -- | Unconditional signal definition
+  | UncondDef {
+    defSrc :: Either SignalId SignalExpr,
+    defDst :: SignalId
+  } deriving (Show, Eq)
+
+-- | Is the given SigDef a FApp?
+is_FApp :: SigDef -> Bool
+is_FApp d = case d of  
+  (FApp _ _ _) -> True
+  _ -> False
+
+-- | Which signals are used by the given SigDef?
+sigDefUses :: SigDef -> [SignalId]
+sigDefUses (UncondDef (Left id) _) = [id]
+sigDefUses (UncondDef (Right expr) _) = sigExprUses expr
+sigDefUses (CondDef cond true false _) = [cond, true, false]
+sigDefUses (FApp _ args _) = concat $ map Foldable.toList args
+
+-- | An expression on signals
+data SignalExpr = 
+  EqLit SignalId String -- ^ Is the given signal equal to the given (VHDL) literal
+  | Literal String (Maybe Type.Type)-- ^ A literal value, with an optional type to cast to
+  | Eq SignalId SignalId -- ^ A comparison between to signals
+  deriving (Show, Eq)
+
+-- Instantiate Eq for Type, so we can derive Eq for SignalExpr.
+instance Eq Type.Type where
+  (==) = Type.coreEqType
+
+-- | Which signals are used by the given SignalExpr?
+sigExprUses :: SignalExpr -> [SignalId]
+sigExprUses (EqLit id _) = [id]
+sigExprUses (Literal _ _) = []
+sigExprUses (Eq a b) = [a, b]
+
+-- Returns the function used by the given SigDef, if any
+usedHsFunc :: SigDef -> Maybe HsFunction
+usedHsFunc (FApp hsfunc _ _) = Just hsfunc
+usedHsFunc _ = Nothing
+
+-- | How is a given signal used in the resulting VHDL?
+data SigUse = 
+  SigPortIn          -- | Use as an input port
+  | SigPortOut       -- | Use as an input port
+  | SigInternal      -- | Use as an internal signal
+  | SigStateOld StateId  -- | Use as the current internal state
+  | SigStateNew StateId  -- | Use as the new internal state
+  | SigSubState      -- | Do not use, state variable is used in a subcircuit
+  deriving (Show)
+
+-- | Is this a port signal use?
+isPortSigUse :: SigUse -> Bool
+isPortSigUse SigPortIn = True
+isPortSigUse SigPortOut = True
+isPortSigUse _ = False
+
+-- | Is this a state signal use? Returns false for substate.
+isStateSigUse :: SigUse -> Bool
+isStateSigUse (SigStateOld _) = True
+isStateSigUse (SigStateNew _) = True
+isStateSigUse _ = False
+
+-- | Is this an internal signal use?
+isInternalSigUse :: SigUse -> Bool
+isInternalSigUse SigInternal = True
+isInternalSigUse _ = False
+
+oldStateId :: SigUse -> Maybe StateId
+oldStateId (SigStateOld id) = Just id
+oldStateId _ = Nothing
+
+newStateId :: SigUse -> Maybe StateId
+newStateId (SigStateNew id) = Just id
+newStateId _ = Nothing
 
 -- | Information on a signal definition
-data Signal sigid = Signal {
-  id :: sigid,
-  name :: Maybe String
-} deriving (Eq, Show)
+data SignalInfo = SignalInfo {
+  sigName :: Maybe String,
+  sigUse  :: SigUse,
+  sigTy   :: Type.Type,
+  nameHints :: [String]
+} deriving (Show)
 
 -- | A flattened function
-data FlatFunction' sigid = FlatFunction {
-  args   :: [SignalMap sigid],
-  res    :: SignalMap sigid,
-  apps   :: [FApp sigid],
-  conds  :: [CondDef sigid],
-  sigs   :: [Signal sigid]
-} deriving (Show, Eq)
-
--- | A flat function that does not have its signals named
-type FlatFunction = FlatFunction' UnnamedSignal
+data FlatFunction = FlatFunction {
+  flat_args   :: [SignalMap],
+  flat_res    :: SignalMap,
+  flat_defs   :: [SigDef],
+  flat_sigs   :: [(SignalId, SignalInfo)]
+} deriving (Show)
+
+-- | Lookup a given signal id in a signal map, and return the associated
+--   SignalInfo. Errors out if the signal was not found.
+signalInfo :: [(SignalId, SignalInfo)] -> SignalId -> SignalInfo
+signalInfo sigs id = Maybe.fromJust $ lookup id sigs
 
 -- | A list of binds in effect at a particular point of evaluation
 type BindMap = [(
   CoreBndr,            -- ^ The bind name
+  BindValue            -- ^ The value bound to it
+  )]
+
+type BindValue =
   Either               -- ^ The bind value which is either
-    (SignalMap UnnamedSignal)
+    (SignalMap)
                        -- ^ a signal
     (
       HsValueUse,      -- ^ or a HighOrder function
-      [UnnamedSignal]  -- ^ With these signals already applied to it
+      [SignalId]       -- ^ With these signals already applied to it
     )
-  )]
 
 -- | The state during the flattening of a single function
-type FlattenState = State.State ([FApp UnnamedSignal], [CondDef UnnamedSignal], [Signal UnnamedSignal], UnnamedSignal)
+type FlattenState = State.State ([SigDef], [(SignalId, SignalInfo)], SignalId)
 
 -- | Add an application to the current FlattenState
-addApp :: (FApp UnnamedSignal) -> FlattenState ()
-addApp a = do
-  (apps, conds, sigs, n) <- State.get
-  State.put (a:apps, conds, sigs, n)
-
--- | Add a conditional definition to the current FlattenState
-addCondDef :: (CondDef UnnamedSignal) -> FlattenState ()
-addCondDef c = do
-  (apps, conds, sigs, n) <- State.get
-  State.put (apps, c:conds, sigs, n)
+addDef :: SigDef -> FlattenState ()
+addDef d = do
+  (defs, sigs, n) <- State.get
+  State.put (d:defs, sigs, n)
 
 -- | Generates a new signal id, which is unique within the current flattening.
-genSignalId :: FlattenState UnnamedSignal 
-genSignalId = do
-  (apps, conds, sigs, n) <- State.get
+genSignalId :: SigUse -> Type.Type -> FlattenState SignalId 
+genSignalId use ty = do
+  (defs, sigs, n) <- State.get
   -- Generate a new numbered but unnamed signal
-  let s = Signal n Nothing
-  State.put (apps, conds, s:sigs, n+1)
+  let s = (n, SignalInfo Nothing use ty [])
+  State.put (defs, s:sigs, n+1)
   return n
+
+-- | Add a name hint to the given signal
+addNameHint :: String -> SignalId -> FlattenState ()
+addNameHint hint id = do
+  info <- getSignalInfo id
+  let hints = nameHints info
+  if hint `elem` hints
+    then do
+      return ()
+    else do
+      let hints' = (hint:hints)
+      setSignalInfo id (info {nameHints = hints'})
+
+-- | Returns the SignalInfo for the given signal. Errors if the signal is not
+--   known in the session.
+getSignalInfo :: SignalId -> FlattenState SignalInfo
+getSignalInfo id = do
+  (defs, sigs, n) <- State.get
+  return $ signalInfo sigs id
+
+setSignalInfo :: SignalId -> SignalInfo -> FlattenState ()
+setSignalInfo id' info' = do
+  (defs, sigs, n) <- State.get
+  let sigs' = map (\(id, info) -> (id, if id == id' then info' else info)) sigs
+  State.put (defs, sigs', n)
+
+-- vim: set ts=8 sw=2 sts=2 expandtab: