hdl.rec: proxy operators correctly.

Commit abbebf8e used __getattr__ to proxy Value methods called on
Record. However, that did not proxy operators like __add__ because
Python looks up the special operator methods directly on the class
and does not run __getattr__ if they are missing.

Instead of using __getattr__, explicitly enumerate and wrap every
Value method that should be proxied. This also ensures backwards
compatibility if more methods are added to Value later.

Fixes #533.

vendor.intel: add support for Cyclone V internal oscillator

When using the default clock "cyclonev_oscillator" on Cyclone V devices,
the internal oscillator will be used.

hdl.ast: deprecate UserValue in favor of ValueCastable.

Closes #527.

sim.pysim: avoid redundant VCD updates.

This commit properly addresses a bug introduced in 2efeb05c and then
temporarily fixed in 58f1d4bc.

Fixes #429.

examples: clean up oudated code.

Fix commit 8313d6e7.

cli: update deprecated import.

CI: add CPython 3.9 to test matrix.

CI: run testsuite with -Werror.

vendor.lattice_{ice40,ecp5}: clean up $verilog_initial_trigger wires.

These only matter in simulation and after conversion to Verilog.
During synthesis they cause Yosys to produce warnings:

  Warning: Wire $verilog_initial_trigger has an unprocessed 'init' attribute.

hdl.rec: migrate Record from UserValue to ValueCastable.

Closes #528.

hdl.ast: implement ValueCastable.

Closes RFC issue #355.

vendor.quicklogic: part→package

vendor.xilinx_7series: byte swap generated bitstream

The Zynq driver in the FPGA Manager framework on Linux expects bitstreams that
are byte swapped with respect to what the Vivado command
`write_bitstream -bin_file` produces. Thus, use the `write_cfgmem` command with
appropriate options to generate the bitstream (.bin file).

Fixes #519.

lib.fifo: fix {r,w}_level in AsyncFIFOBuffered

lib.fifo: fix level on fifo full

vendor.lattice_ice40: zero-pad CLKHF_DIV in SB_HFOSC instance.

Fixes #520.

vendor.quicklogic: utilize internal SoC clock in EOS-S3

Signed-off-by: Jan Kowalewski <jkowalewski@antmicro.com>

vendor.quicklogic: fix toolchain nomenclature

Signed-off-by: Jan Kowalewski <jkowalewski@antmicro.com>

lib.fifo.AsyncFFSynchronizer: check input and output signal width

build.dsl: clean up inversion logic.

  * Add invert= argument to DiffPairs() constructor, like in Pins().
  * Make PinsN() and DiffPairsN() pass invert= to the corresponding
    construtor instead of mutating.

back.{verilog,rtlil}: adjust $verilog_initial_trigger insertion.

To track upstream changes.

CI: disable codecov project status.

Every PR should be covered by tests, and codecov patch statuses are
extremely useful. However, codecov project statuses mostly create
noise because project-wide coverage in nMigen is currently primarily
informational.

lib.fifo.AsyncFIFO: fix incorrect latency of r_level.

Co-authored-by: Andrew Wygle <awygle@gmail.com>

tests: make spec directory name unique per test method.

sim._pyrtl: sign extend RHS of assignment.

Fixes #502.

hdl.dsl: error on Elif immediately nested in an If.

I.e. on this code, which is currently not only wrongly accepted but
also results in completely unexpected RTL:

    with m.If(...):
        with m.Elif(...):
            ...

Fixes #500.

vendor.quicklogic: fix syntax

Signed-off-by: Jan Kowalewski <jkowalewski@antmicro.com>

setup.py: Exclude "tests" package

67b957d moved the tests from nmigen/test/ to tests/, and removed the
exclude= parameter from find_packages() in setup.py. However, even if
the new location is not inside the module tree, it is still found by
find_packages(), resulting in a stray "tests" module on the system.

hdl.ir: Update error message for Instance arguments

48d4ee4 added the option to specify attributes using Instance arguments,
but the error message wasn't updated accordingly.

README: Quicklogic EOS S3 is now supported.

CI: fix code coverage collection.

This has been broken since commit d71e19e2 (2020-07-22).

vendor.quicklogic: new platform.

Signed-off-by: Kamil Rakoczy <krakoczy@antmicro.com>
Signed-off-by: Jan Kowalewski <jkowalewski@antmicro.com>
Co-authored-by: Kamil Rakoczy <krakoczy@antmicro.com>

tests: keep comments up to date. NFC.

build.plat: avoid type confusion in _check_feature.

Before this commit, `_check_feature(valid_xdrs=0)` would mean that
XDR buffers are not supported. Only `_check_feature(valid_xdrs=())`
was intended to be an indicator of that.

hdl.mem: document ReadPort and WritePort.

Fixes #496.

vendor.lattice_{ecp5,machxo_2_3l}: explain how to set up NMIGEN_ENV_Diamond on Windows.

back.verilog: use `proc -nomux` if it is available.

Yosys offers no stability guarantees for individual `proc_*` passes,
though so far it worked out fine. This commit changes the Verilog
backend to use `proc -nomux` instead, which is guaranteed to have
backwards-compatible behavior.

Fixes #479.

sim: split into base, core, and engines.

Before this commit, each simulation engine (which is only pysim at
the moment, but also cxxsim soon) was a subclass of SimulatorCore,
and every simulation engine module would essentially duplicate
the complete structure of a simulator, with code partially shared.

This was a really bad idea: it was inconvenient to use, with
downstream code having to branch between e.g. PySettle and CxxSettle;
it had no well-defined external interface; it had multiple virtually
identical entry points; and it had no separation between simulation
algorithms and glue code.

This commit completely rearranges simulation code.
  1. sim._base defines internal simulation interfaces. The clarity of
     these internal interfaces is important because simulation
     engines mix and match components to provide a consistent API
     regardless of the chosen engine.
  2. sim.core defines the external simulation interface: the commands
     and the simulator facade. The facade provides a single entry
     point and, when possible, validates or lowers user input.
     It also imports built-in simulation engines by their symbolic
     name, avoiding eager imports of pyvcd or ctypes.
  3. sim.xxxsim (currently, only sim.pysim) defines the simulator
     implementation: time and state management, process scheduling,
     and waveform dumping.

The new simulator structure has none of the downsides of the old one.

See #324.

sim.pysim: in write_vcd(), close files if an exception is raised.

This also avoids leaving the waveform writer list in an inconsistent
state after an exception.

sim._pyclock: new type of process.

The overhead of coroutine processes is fairly high. A clock driver
implemented through a coroutine process is mostly overhead. This was
partially addressed in commit 2398b792 by microoptimizing yielding.

This commit eliminates the coroutine process overhead completely by
introducing dedicated clock processes. It also simplifies the logic
to a simple toggle.

This change improves runtime by about 12% on Minerva SRAM SoC.

sim._pycoro: make src_loc() more robust.

  * Guard for finished coroutines.
  * Guard for coroutines yielding from iterators and not generators.

_toolchain.cxx: work around PyPy missing LDCXXSHARED sysconfig variable.

_toolchain.cxx: new toolchain.

hdl.ast: clarify exception message for out of bounds indexing.

Fixes #488.

nmigen.test.utils: restore FHDLTestCase to gracefully deprecate it.

Fixes #484.

remove exclude tests in setup.py

tests: move out of the main package.

Compared to tests in the repository root, tests in the package have
many downsides:
  * Unless explicitly excluded in find_packages(), tests and their
    support code effectively become a part of public API.
    This, unfortunately, happened with FHDLTestCase, which was never
    intended for downstream use.
  * Even if explicitly excluded from the setuptools package, using
    an editable install, or setting PYTHONPATH still allows accessing
    the tests.
  * Having a sub-package that is present in the source tree but not
    exported (or, worse, exported only sometimes) is confusing.
  * The name `nmigen.test` cannot be used for anything else, such as
    testing utilities that *are* intended for downstream use.

add paramiko extras

build.run: implement SSH remote builds using Paramiko.

back.rtlil: do not squash empty modules.

In commit 9faa1d37, the RTLIL backend was changed to ignore modules
without ports completely, since Yosys would recognize empty modules
as black boxes without explicit `write_verilog -noblackbox` and break
the design. That change had many flaws:
  * It removed instances without ports, which are used in e.g. SoC
    FPGAs to instantiate a dummy CPU.
  * It removed fragments without ports, which can appear in e.g. SoC
    FPGAs in case the fabric is not connected to any I/O ports.
  * Finally, it was just conceptually unjustified.

This commit changes the logic to actually check for empty fragments,
and instead of removing them, it adds a dummy wire inside. It would
be possible to use the Yosys-specific (*noblackbox*) attribute.
However, it would be necessary to strip it for most targets right
away, and also the wire doubles as documentation.

Fixes #441.

back.verilog: omit Verilog initial trigger only if Yosys adds it.

Verilog has an edge case where an `always @*` process, which is used
to describe a combinatorial function procedurally, may not execute
at time zero because none of the signals in its implicit sensitivity
list change, i.e. when the process doesn't read any signals. This
causes the wires driven by the process to stay undefined.

The workaround to this problem (assuming SystemVerilog `always_comb`
is not available) is to introduce a dummy signal that changes only
at time zero and is optimized out during synthesis. nMigen has had
its own workaround, `$verilog_initial_trigger`, for a while. However,
`proc_prune`, while increasing readability, pulls references to this
signal out of the process. Because of this, a similar workaround was
implemented in Yosys' `write_verilog` itself.

This commit ensures we use our workaround on versions of Yosys
without the updated `write_verilog`, and Yosys' workaround on later
versions.

Fixes #418.

vendor.xilinx_{7series,ultrascale}: set BUFG* SIM_DEVICE as appropriate.

Fixes #438 (again).

vendor.xilinx_7series: unbreak.

This commit fixes a series of typos introduced in commit 4e208b0a.

sim._pyrtl: optimize uses of reflexive operators.

When a literal is used on the left-hand side of a numeric operator,
Python is able to constant-fold some expressions:

    >>> dis.dis(lambda x: 0 + 0 + x)
      1           0 LOAD_CONST               1 (0)
                  2 LOAD_FAST                0 (x)
                  4 BINARY_ADD
                  6 RETURN_VALUE

If a literal is used on the right-hand side such that the left-hand
side is variable, this doesn't happen:

    >>> dis.dis(lambda x: x + 0 + 0)
      1           0 LOAD_FAST                0 (x)
                  2 LOAD_CONST               1 (0)
                  4 BINARY_ADD
                  6 LOAD_CONST               1 (0)
                  8 BINARY_ADD
                 10 RETURN_VALUE

PyRTL generates fairly redundant code due to the pervasive masking,
and because of that, transforming expressions into the former form,
where possible, improves runtime by about 10% on Minerva SRAM SoC.

back.cxxrtl: actualize Yosys version requirement.

hdl.ast: avoid unnecessary sign padding in ArrayProxy.

Before this commit, ArrayProxy would add sign padding (an extra bit)
a homogeneous array of signed values, or an array where all unsigned
values are smaller than the largest signed one. After this commit,
ArrayProxy would only add padding in arrays with mixed signedness
where all signed values are smaller or equal in size to the largest
unsigned value.

Fixes #476.

Co-authored-by: Pepijn de Vos <pepijndevos@gmail.com>

sim._pyrtl: fix miscompilation of -(Const(0b11, 2).as_signed()).

Fixes #473.

lib.cdc: in AsyncFFSynchronizer(), rename domain= to
 o_domain=.

This is for consistency with other synchronizers.

Fixes #467.

vendor.lattice_machxo_2_3l: add SRAM svf generation

vendor: Add initial support for Symbiflow for Xilinx 7-series

vendor.xilinx_7series: add `_part` property getter

cli: Improve help texts

545e49c2 added the option to export as CXXRTL, but the help texts for
the CLI options don't reflect this yet.

docs/lang: use less confusing placeholder variable names.

Fixes #474.

lib.fifo: add `r_level` and `w_level` to all FIFOs

Add Linguist tags to .gitattributes.

This should make it possible to navigate to nmigen/vendor/*.py using
GitHub's file finder.

vendor.lattice_{ecp5,machxo_2_3l}: specify impl-dir correctly

build,vendor: never carry around parts of differential signals.

When a port component is skipped, it should appear neither in the RTL
nor in the constraint file. However, passing around components of
differential ports explicitly makes that harder.

Fixes #456.
Supersedes #457.

Co-authored-by: Jean THOMAS <git0@pub.jeanthomas.me>

vendor.xilinx_{7series,ultrascale}: use BUFGCTRL rather than BUFGCE.

Fixes #438 (again).

hdl.mem: cast reset value for transparent read ports to integer.

nmigen.lib.scheduler: add RoundRobin.

tests: fix remove unnecessary workaround for some unittest assertions.

vendor.xilinx_{7series,ultrascale}: add SIM_DEVICE parameter.

The parameter defaults to "ULTRASCALE", even when synthesizing for
7-series devices. This could lead to a simulation/synthesis mismatch,
and causes a warning.

Fixes #438.

vendor.lattice_ecp5: add missing differential IO types.

back.rtlil: lower maximum accepted wire size.

In practice wires of just 100000 bits sometimes have unacceptable
performance with Yosys, so stick to Verilog's minimum limit of 65536
bits.

sim._pycoro: avoid spurious wakeups.

This bug was introduced in commit e435a217.

CI: replace Travis with GitHub Actions.

Fixes #445.

compat.fhdl.bitcontainer: fix value_bits_sign().

This function was broken in commit 659b0e81; some downstream code
expects bits_sign to be e.g. indexable.

CI: use WASM yosys instead of building our own.

Fixes #434.

back.rtlil: fix guard for division by zero.

Oops... that should be checking the divisor, not the dividend. This
was discovered by running the test suite on cxxsim.

docs: add install instructions for arch

Signed-off-by: Filipe Laíns <lains@archlinux.org>

CI: run on pull requests as well, not just pushes.

lib.cdc: fix typo.

Co-authored-by: @ECP5-PCIe

sim.pysim: write the next, not curr signal value to the VCD file

This is a temporary fix for #429.

sim.pysim: use VCD aliases to reduce space and time overhead.

On Minerva SoC, this reduces VCD file size by about 35%, and reduces
runtime overhead of writing VCDs by 10% or less.

add dummy extras_require to setup.py

whitespace

sim: simplify. NFC.

back.pysim→sim.pysim; split into more manageable parts.

This is necessary to add cxxrtl as an alternate simulation engine.

vendor.xilinx_{7series,ultrascale}: remove `grade` property.

This was added in commit bfd4538d based on a misunderstanding of how
Xilinx part numbers work.
 * non-ultrascale 7-series parts don't have temperature grades;
 * ultrascale parts have temperature grade as a part of speed grade.

back.pysim: only extract signal names if VCD is requested.

This commit also fixes an issue introduced in 2606ee33 that regressed
simulator startup time and bloated VCD files. (It's actually about
10% faster now than *before* the regression was introduced.)

back.pysim: reset timeline as well.

This is a bug that was introduced in 94faf497b.

back.pysim: simplify. NFC.

back.pysim: extract timeline handling to class _Timeline. NFC.

back.pysim: extract simulator commands to sim._cmds. NFC.

back.pysim: simplify. NFC.

hdl.ast: don't inherit Shape from NamedTuple.

Fixes #421.

back.pysim: simplify.

Compiled process names were never particularly useful (comments in
the source would make more sense for debugging), and coroutine
process names were actually source locations.

back.pysim: simplify. NFC.

back.pysim: simplify. NFC.