Clash - 一种功能性硬件描述语言

Clash 是一种功能性硬件描述语言，它借鉴了函数式编程语言 Haskell 的语法和语义。Clash 编译器将这些高级描述转换为低级的可综合 VHDL、Verilog 或 SystemVerilog。

Clash 的特性：

• 强类型，但具有很高程度的类型推断，通过简洁的描述实现安全和快速原型设计。

• 交互式 REPL：在解释器中加载设计，无需设置测试台即可轻松测试所有组件。

• 高阶函数，配合类型推断，默认情况下可以生成完全参数化的设计。

• 基于值流（称为 Signal）的同步时序电路设计，自然地描述反馈循环。

• 支持多时钟域，具有类型安全的时钟域交叉。

社区

邮件列表：加入邮件列表 clash-language+subscribe@googlegroups.com 获取更新和提问，或阅读论坛

Slack：functionalprogramming.slack.com#clash（在 fpslack.com/ 自行邀请）

IRC：libera.chat#clash（网页聊天访问）（如果想使用普通 IRC 客户端，请使用 ircs://irc.libera.chat:6697/clash）

获取 Clash

查看 clash-lang.org/install 安装最新稳定版的 Clash，或设置 Clash 项目。

从源码获取 Clash

使用 Git 获取源代码并进入克隆的目录：

git clone git@github.com:clash-lang/clash-compiler.git

# 或者，如果你没有在 GitHub 上设置 SSH 密钥：
# git clone https://github.com/clash-lang/clash-compiler.git

cd clash-compiler

要检出已发布的版本，请使用：

git checkout v1.2.3

要检出发布分支，请使用：

git checkout 1.2

注意，发布分支可能包含未发布的补丁。

GHC 兼容性

	Linux	Windows	macOS	Clash（已发布）	Clash（开发版本）
8.6	✔️	✔️	✔️	1.0 - 1.8	❌
8.8	✔️	❌	✔️	1.0 - 1.8	❌
8.10	✔️	✔️	❌	1.2 - 1.8	✔️
9.0	✔️	✔️²	✔️	1.4 - 1.8	✔️
9.2	⚠️¹	⚠️¹	⚠️¹	1.8	⚠️¹️
9.4	⚠️³ ️	⚠️³	️⚠️³ ️	1.8	✔️
9.6	✔️³	✔️³	✔️³	1.8	✔️
9.8	✔️	✔️	✔️	1.8	️✔️

¹ GHC 9.2 存在一个回归问题，导致 Clash 错误信息难以理解。这个变更在 9.4 中被撤销。

² Windows 上的 GHC 9.0.2 无法编译 clash-cores。因此，我们不在 CI 中为这个组合运行 Clash 测试套件。

³ 使用 9.4.8 到 9.6.2（包括）编译的 Clash 启动极其缓慢。考虑降级到 9.4.7 或升级到 9.6.3 及以上版本。

Cabal

要使用 Cabal，你需要在系统上同时安装 Cabal 和 GHC。我们推荐使用 ghcup。更多信息，请参见 https://www.haskell.org/downloads/。

要运行 clash，请使用：

cabal v2-run -- clash

如果失败，请确保你的包索引是最新的：

cabal update

Stack

安装 Stack 并运行：

stack run -- clash

Nix

或者使用 Nix 获取一个在 PATH 中包含 clash 和 clashi 二进制文件的 shell：

# 启动默认开发 shell
nix develop .

# 使用特定 GHC 版本启动开发 shell
nix develop .#ghc961

你需要一个支持新式 nix 命令和 flakes 的现代版本的 nix（2.4 或更新）。这些功能仍需手动启用，可以通过在 nix.conf 中设置以下内容来实现：

experimental-features = nix-command flakes

要在目录更改时自动进入和退出 nix 环境，你可以安装 direnv 和 nix-direnv，并在此仓库的根目录下的 .envrc 文件中写入以下内容：

use flake

watch_file nix/*

添加或更改此文件后，你必须执行 direnv allow，以便在项目变更时自动加载/重新加载文件。

还可以使用 nix build 和 nix run 命令构建或运行单个包/应用程序，例如：

nix build .#clash-ghc
nix run .#clashi

相关库和倡议

• Clashilator：将 Clash 与 Verilator 集成的工具。通过将 Clash 设计编译为 C++，实现快速、多线程仿真。
• Clash Protocols：用于编写具有双向通信的 Clash 电路的实验性库 - 如 AXI 或 Avalon。
• Clash Starters：快速上手的起始项目。
• Clash WaveDrom：使用 WaveDrom 从 Clash 生成波形图。

使用 Clash 构建的项目

• Contranomy：使用 RISC-V 形式验证框架 验证的 RISCV 实现。
• Space Invaders：使用 Clash 实现的 1978 年 Taito 公司的太空侵略者街机游戏。