hdl.ast: add const-shift operations.

Also, clean up the rotate code a bit.

Fixes #378.

hdl.ast: clarify docs for Value.rotate_{left,right}.

"Rotate modulo 2**len(self)" is redundant because that's just how
rotates work.

hdl.dsl: check for unique domain name.

Fixes #385.

back.rtlil: handle signed and large Instance parameters correctly.

Fixes #388.

tracer: fix get_var_name() to work on toplevel attributes.

E.g. this now works:

    >>> class dummy: pass
    >>> self = dummy()
    >>> self.foo = Signal()
    >>> self.foo.name
    'foo'

vendor.lattice_machxo2: generate binary bitstreams.

plat, vendor: systematically escape net and file names in Tcl.

Before this commit, there was only occasional quoting of some names
used in any Tcl files. (I'm not sure what I was thinking.)

After this commit, any substs that may include Tcl special characters
are escaped. This does not include build names (which are explicitly
restricted to ASCII to avoid this problem), or attribute names (which
are chosen from a predefined set). Ideally we'd use a more principled
approach but Jinja2 does not support custom escaping mechanisms.

Note that Vivado restricts clock names to a more restrictive set that
forbids using Tcl special characters even when escaped.

Fixes #375.

back.rtlil: fix incorrect escaping of signed parameters.

Also, improve escaping code in general.

hdl.ast: use SignalSet, not ValueSet, for _[lr]hs_signals().

The implementation of these functions likely predates support for
{Clock,Reset}Signal() in SignalKey.

lib.cdc: add missing documentation for AsyncFFSynchronizer. NFC.

lib.fifo: add r_rst output for AsyncFIFO{,Buffered}.

Fixes #181.

hdl.ir: typecheck `convert(ports=)` more carefully.

The `ports` argument to the `convert` functions is a frequent hotspot of
beginner issues. Check to make sure it is either a list or a tuple, and
give an appropriately helpful error message if not.

Fixes #362.

README: link directly to Yosys build instructions.

back.verilog: add workaround for evaluation Verific behavior.

The evaluation version of Verific prints its license information to stdout,
and since it is against the EULA to change that in any way, this behavior
is not possible to fix in Yosys. Add a workaround in nMigen instead.

back.verilog: make Yosys version check compatible with Verific.

vendor: use nextpnr -12k for -12F devices; remove theoretical devices

nextpnr now supports -12k; which replaces the use of -25k and --idcode
together to build bitstreams compatible with -12F devices. Use this.

This also removes the LFEUM-12K and its 5G counterpart; as per Dave Shah
they're currently only theoretical FPGAs.

hdl.rec: make Record inherit from UserValue.

Closes #354.

back.rtlil: translate enum decoders to Yosys enum attributes.

Fixes #254.

buil.plat: enable strict undefined behavior in Jinja2.

By default, if an operation produces an undefined value (a Jinja2
concept that corresponds to Python's KeyError, AttributeError, etc)
then this value may be printed in a template, which is a nop. This
behavior can hide bugs.

This commit changes the Jinja2 behavior to raise an error instead of
producing an undefined value in all cases. (We produce undefined
values deliberately in a few places. Those are unaffected; it is OK
to use several kinds of undefined values in one Jinja2 environment.)

Fixes #337.

back.rtlil: don't emit connections to zero width ports.

Fixes #335.

back.rtlil: refuse to create extremely large wires.

Such wires are likely to trigger pathological behavior in Yosys and,
if applicable, other toolchains that consume Verilog converted from
RTLIL.

Fixes #341.

back.rtlil: fix expansion of Part() for partial dummy writes.

Before this commit, selecting a part that was fully out of bounds of
a value was correctly implemented as a write to a dummy wire, but
selecting a part that was only partially out of bounds resulted in
a crash.

Fixes #351.

back.rtlil: fix legalization of Part() with stride.

Also known as word_select().

Clarify a few comments. NFC.

hdl.ast: add Value.{rotate_left,rotate_right}.

Travis: require tests to pass on pypy3.

Fixes #147.

Travis: upgrade to bionic.

build.run: fix BuildProducts.extract to work with subdirectories.

Fixes #353.

hdl.rec: improve repr() for Layout.

Fixes #326.

hdl.ast: improve repr() for Shape.

The default __repr__() from typing.NamedTuple does not include
the module name, so the replacement (which uses the preferred syntax
for specifying these shapes) doesn't either.

build.plat: don't check for toolchain presence if do_build=False.

back.pysim: Clear pending updates after they are effected

back.pysim: Eliminate duplicate dict lookup in VCD update

back.pysim: Reuse clock simulation commands

hdl.mem: fix source location of ReadPort.en.

back.pysim: fix emission of undriven traces to VCD files.

This has been originally implemented in commit d3775eed (which fixed
`write_vcd(traces=)` to do something at all), but had a flaw where
undriven traces would not be correctly placed in hierarchy. This
used to produce incorrect results on pyvcd 0.1, but started causing
assertion failures on pyvcd 0.2.

Fixes #345.

setup: bump pyvcd to ~=0.2.

We don't use any of the deprecated functionality, and the added
requirement of Python 3.6+ matches ours.

Having a requirement for pyvcd ~=0.1.4 was actually the cause of
the error I tried to fix in commit 6e1145e2. It had nothing to do
with Jinja2 (though it is definitely still good to have the tighter
requirement on Jinja2); the cause of the error was that pip would
install Jinja2, schedule installing markupsafe, install pyvcd 0.2.0
and then choke on the pyvcd 0.1.4 requirement, which would prevent
it from installing markupsafe &c. Why it does that is beyond me.

Add support for using non-compat Elaboratable instances with compat.fhdl.verilog.convert and compat.run_simulation

Fixes #344

setup: tighten version constraint on Jinja2.

I remember thinking that not constraining it properly might bite us
someday, but assumed that Jinja2 will always stay version 2. Now it
looks like Jinja2 3.0.0a1 got released, pip picks it by default, and
it's currently broken (something about markupsafe missing).

Do what needed to be done in the first place.

hdl.ast: implement abs() on values.

vendor.lattice_ice40: add support for SB_[LH]FOSC as default_clk.

These oscillators are only available on iCE40 UltraPlus devices.

vendor: fix typo `async_ff_sync`

back.pysim: implement modulus operator.

Correctly handle resets in AsyncFIFO.

This commit improves handling of resets in AsyncFIFO in two ways:
  * First, resets no longer violate Gray counter CDC invariants.
  * Second, write domain reset now empties the entire FIFO.

vendor: fix a few issues in commit 2f8669ca.

lib.cdc: extract AsyncFFSynchronizer.

In some cases, it is necessary to synchronize a reset-like signal but
a new clock domain is not desirable. To address these cases, extract
the implementation of ResetSynchronizer into AsyncFFSynchronizer,
and replace ResetSynchronizer with a thin wrapper around it.

hdl.ast: fix off-by-1 in Initial.__init__().

back.pysim: fix RHS codegen for Cat() and Repl(..., 0).

Fixes #325.

back.pysim: optionally allow introspecting generated code.

nmigen.compat.genlib.cdc: add PulseSynchronizer.

nmigen.lib.cdc: port PulseSynchronizer.

Co-authored-by: Luke Wren <wren6991@gmail.com>

Travis: prune dependencies.

bitarray is not required since commit 7df70059.

Travis: test on Python 3.8.

cli: update use of deprecated code.

back.pysim: accept write_vcd(vcd_file=None).

Because write_vcd() is a context manager, this is useful if the VCD
file should be sometimes not written, since it avoids awkward
conditionals with duplicated code. It's not very elegant though.

Fixes #319.

setup: update project URLs.

doc: remove outdated files and references to them.

README: link to IRC channel.

README: consolidate requirements in the Installation section.

test_build_res: fix after commit 3e2ecdf2.

build.res,vendor: place clock constraint on port, not net, if possible.

For most toolchains, these are functionally identical, although ports
tend to work a bit better, being the common case. For Vivado, though,
it is necessary to place them on the port because its timing analyzer
considers input buffer delay.

Fixes #301.

xilinx_{7series,ultrascale}: run `report_methodology`.

This can expose important timing issues, such as #301.

hdl.ast: add Value.{as_signed,as_unsigned}.

Before this commit, there was no way to do so besides creating and
assigning an intermediate signal, which could not be extracted into
a helper function due to Module statefulness.

Fixes #292.

test_lib_fifo: define all referenced FSM states.

Broken in commit a1c58633.

hdl.dsl: make referencing undefined FSM states an error.

Before this commit, doing something like:

    with m.FSM():
        with m.State("FOO"):
            m.next = "bAR"
        with m.State("BAR"):
            m.next = "FOO"

would silently create an empty state `bAR` and get stuck in it until
the module is reset. This was done intentionally (in Migen, this code
would in fact miscompile), but in retrospect was clearly a bad idea;
it turns typos into bugs, while in the rare case that branching to
a completely empty state is desired, it is trivial to define one.

Fixes #315.

hdl.ir: type check ports.

Fixes #290.

back.pysim: emit toplevel inputs in VCD files as well.

Before this commit, only signals driven from fragments (in practice,
everything except toplevel inputs) would get written to a VCD file.
Not having toplevel inputs in the dump made debugging ~impossible.

After this commit, all signals the fragment refers to get written to
a VCD file. (More specifically, all signals the compiler assigns
an index to, i.e. signals the generated code reads or writes.)

Fixes #280.

back.pysim: make `write_vcd(traces=)` actually use those traces.

Reported in #280.

hdl.dsl: reject name mismatch in `m.domains.<name> +=`.

This would violate invariants later in the elaboration process.

Fixes #282.

hdl.dsl: type check when adding to m.domains.

hdl.mem: add synthesis attribute support.

Fixes #291.

hdl.mem: document Memory.

hdl.{ast,dsl}: allow whitespace in bit patterns.

Fixes #316.

hdl.ast: update documentation for Signal.

Fixes #288.

hdl.ast: prohibit shifts by signed value.

These are not desirable in a HDL, and currently elaborate to broken
RTLIL (after YosysHQ/yosys#1551); prohibit them completely, like
we already do for division and modulo.

Fixes #302.

build.plat: align pipeline with Fragment.prepare().

Since commit 7257c20a, platform code calls create_missing_domains()
before _propagate_domains_up() (as a part of prepare() call). Since
commit a7be3b48, without a platform, create_missing_domains() is
calle after _propagate_domains_up(); because of that, it adds
the missing domain to the fragment. When platform code then calls
prepare() again, this causes an assertion failure.

The true intent behind the platform code being written this way is
that it *overrides* a part of prepare()'s mechanism. Because it was
not changed when prepare() was modified in 7257c20a, the override,
which happened to work by coincidence, stopped working. This is
now fixed by inlining the relevant parts of Fragment.prepare() into
Platform.prepare().

This is not a great solution, but given the amount of breakage this
causes (no platform-using code works), it is acceptable for now.

Fixes #307.

hdl.dsl: don't allow inheriting from Module.

`Module` is an object with a lot of complex and sometimes fragile
behavior that overrides Python attribute accessors and so on.
To prevent user designs from breaking when it is changed, it is not
supposed to be inherited from (unlike in Migen), but rather returned
from the elaborate() method. This commit makes sure it will not be
inherited from by accident (most likely by users familiar with
Migen).

Fixes #286.

hdl.ast: warn on unused property statements (Assert, Assume, etc).

A property statement that is created but not added to a module is
virtually always a serious bug, since it can make formal verification
pass when it should not. Therefore, add a warning to it, similar to
UnusedElaboratable.

Doing this to all statements is possible, but many temporary ones are
created internally by nMigen, and the extensive changes required to
remove false positives are likely not worth the true positives.
We can revisit this in the future.

Fixes #303.

_unused: extract must-use logic from hdl.ir.

hdl.dsl: add missing case width check for Enum values.

Fixes #305.

README: clarify relationship to Migen.

hdl.dsl: make `if m.{If,Elif,Else}(...)` a syntax error.

A common typo, and hard to notice when it's silently ignored.

Fixes #284.

back.rtlil: don't emit wires for empty signals.

Fixes #312.

vendor.lattice_ecp5: support internal oscillator (OSCG).

build.dsl: allow strings to be used as connector numbers.

Fixes #311.

vendor.lattice_{ice40,ecp5}: Support .il (RTLIL) files in extra_files

Update README.

hdl.ir: resolve hierarchy conflicts before creating missing domains.

Otherwise, code such as:

    m.submodules.a = (something with cd_sync)
    m.submodules.b = (something with cd_sync)
    m.d.b_sync += x.eq(y)

causes an assertion failure.

Fixes #304 (again).

hdl.xfrm: transform drivers as well in DomainRenamer.

This is necessary because drivers may be late bound.

Fixes #304.

Remove everything deprecated in nmigen 0.1.

Closes #275.

Signal: allow to use integral Enum for reset value.

vendor.intel: fix output enable width for XDR=0 case.

Fixes #297.

build.run: fix indentation.

back.rtlil: do not consider unreachable array elements when legalizing.

Otherwise we produce invalid RTLIL.

hdl.mem: fix src_loc_at in ReadPort, WritePort.

hdl.ast: Fix width for unary minus operator on signed argument.

To properly represent a negation of a signed X-bit quantity we may, in
general, need a signed (X+1)-bit signal — for example, negation of
3-bit -4 is 4, which is not representable in signed 3 bits.

back.pysim: fix miscompilation of Signal(unsigned) - Signal(signed).

hdl.ast: actually remove simulator commands.

These were supposed to be removed in 7df70059, but I forgot.

vendor.intel: silence meaningless warnings in nMigen files

back.pysim: redesign the simulator.

The redesign introduces no fundamental incompatibilities, but it does
involve minor breaking changes:
  * The simulator commands were moved from hdl.ast to back.pysim
    (instead of only being reexported from back.pysim).
  * back.pysim.DeadlineError was removed.

Summary of changes:
  * The new simulator compiles HDL to Python code and is >6x faster.
    (The old one compiled HDL to lots of Python lambdas.)
  * The new simulator is a straightforward, rigorous implementation
    of the Synchronous Reactive Programming paradigm, instead of
    a pile of ad-hoc code with no particular design driving it.
  * The new simulator never raises DeadlineError, and there is no
    limit on the amount of delta cycles.
  * The new simulator robustly handles multiclock designs.
  * The new simulator can be reset, such that the compiled design
    can be reused, which can save significant runtime with large
    designs.
  * Generators can no longer be added as processes, since that would
    break reset(); only generator functions may be. If necessary,
    they may be added by wrapping them into a generator function;
    a deprecated fallback does just that. This workaround will raise
    an exception if the simulator is reset and restarted.
  * The new simulator does not depend on Python extensions.
    (The old one required bitarray, which did not provide wheels.)

Fixes #28.
Fixes #34.
Fixes #160.
Fixes #161.
Fixes #215.
Fixes #242.
Fixes #262.