【路科V0】systemVerilog基础20——功能覆盖率

概述

功能验证的目标在于确定设计有关的功能描述是否被全部实现了。

这一检查中可能会存在一些不期望的情况:（要尽量发现）

• 一些功能没有被实现
• 一些功能被错误地实现了
• 一些没有被要求的功能也被实现了

        我们无法通过代码覆盖率得知要求的功能是否被实现了，而需要显性地通过功能覆盖率与设计功能描述做映射，继而量化功能验证的进程。

        所以功能覆盖率极其重要，用来量化验证的指标。

覆盖组（cover group）

覆盖组可以在以下中定义（覆盖组与类相似，在一次定义以后便可以多次进行例化）

• 类/接口
• 模块
• 程序（program）

         在类中的覆盖组也可以采集类的成员变量。

        覆盖组应该定义在适当的抽象层次上。

        一个类/接口中，中往往可以定义多个覆盖组 。多个覆盖组可以在测试过程中，根据需要将它们使能或者禁止。

覆盖组含有

• 覆盖点（coverpoint)（可以定义多个覆盖点，一个覆盖组包含了一个或者多个数据点，全都在同一时间采集。​​​​​​​）
• 选项（option） （有选项可以配置）
• 形式参数( argument）（外部传入变量，方便复用）
• 可选触发(trigger event) （覆盖组需要给采样的变量定义采样事件）

  覆盖组为了采样变量，必须先定义采样事件。只要采样事件被触发后，覆盖组监测的变量才会在该时刻被采样。（对任何事务的采样都必须等到数据被待测设计接收到以后。） 

覆盖组可以采集任何可见的变量：

• 软件程序变量
• 硬件模块变量
• 接口信号
• 设计中的任何信号
• 。。。

定义覆盖组：

covergroup
. . .
endgroup 

示例： 

enum { red,green,blue ] color;
bit [3:0] pixel_adr，pixel_offset,pixel_hue;
covergroup g2 @(posedge clk);
    Hue: coverpoint pixel_hue;
    Offset: coverpoint pixel_offset;
    AxC: cross color，pixel_adr; // cross 2 variables
    all: cross color，Hue，Offset; // cross 1 VARs and 2 CPs
endgroup
g2 cg_inst = new () ;
//covergroup. . .endgroup  来定义覆盖组
//内部可以定义多个coverpoint
//如果不在covergroup声明时指定采样事件，
//那么默认该覆盖组只能依赖于其另外一个手动采样函数sample()
//即在外部通过覆盖组提供sample()，在采样事件发生时，做手动采样

嵌入式覆盖组声明

         在类中声明的covergroup的方式被称为嵌入式覆盖组声明， 

        我们更多地将covergroup定义在类中，从而可以去覆盖类的成员变量。

        由此，它不但可以通过虚接口去采样硬件信号，也可以去覆盖类的成员变量       

示例：

        声明一个覆盖组类型cov1和它的实例c1。

        c1的采样事件，即xyz的成员变量m_z。只有它发生变化时，就会采样其余两个变量m_x和m_y。

class xyz;
    bit [3:0] m_x;
    int m_y;
    bit m_z;
    covergroup cov1 @m_z; // embedded covergroup
        coverpoint m_x;
        coverpoint m_y;
    endgroup
    function new() ;
        cov1 c1 = new () ;
    endfunction
endclass

覆盖点（cover point） 

        一个covergroup可以包含一个或者多个coverpoint，一个coverpoint可以用来采样数据值或者数据的变化。

        一个coverpoint可以对应多个数据采样的仓（cover bin（仓））。

        仓可以用来表示对被采用数据感兴趣的值，或者值的变化。

        这些仓可以显性指定，也可以隐性指定。

        coverpoint对数据的采样发生在covergroup采样的时候。

        在定义coverpoint时可以不给名字或者给名字，我们建议给不同的coverpoint以不同的名字

        这些有名字的coverpoint可以用来做更进一步的处理，例如在交叉覆盖率中使用某个coverpoint或者cover bin

        可以通过iff在一些情况下禁止coverpoint的采集

covergroup g4;
    coverpoint s0 iff(!reset);//对于s0的采样，必须要在复位信号释放以后，才允许
endgroup

//覆盖组cg具有三个ref类型的参数x y c
//内部定义了若干个覆盖点。一个匿名的覆盖点和三个有名字的覆盖点。一个交叉覆盖点
covergroup cg ( ref int x , ref int y, input int c);
    coverpoint x;//创建CP x
    b: coverpoint y; //创建CP b
    cx : coverpoint x;//创建CP cx
    d: coverpoint y[31:24];//创建CP d
    cross x, y ;//创建交叉覆盖率 crossCP xXy
endgroup

覆盖点中的单元——覆盖仓  （bin）

仓：值覆盖

关键词bins

可以用来将每个感兴趣的数值均对一个独立的bin，或者将所有值对应到一个共同的bin

iff语句（可以用在bin的定义）

表示条件为false，那么在采集该bin的时候,该bin的采样数目不会增长

示例：

bit [9:0] v_a;
//覆盖组c会在时钟上升沿对覆盖点v_a做采样
//在采样数据中，只对列举在仓中的数值感兴趣
covergroup cg @(posedge clk);
    coverpoint v_a {
        bins a = { [0:63],65 };//va变量只要在采样时刻=0-63或者65任意一值。该仓就被采用一次
        bins b[] = { [127:150]，[148:191] };//数组中 [127:150]，[148:191]都将被独立采样，放置到独立的仓中
        bins c[] = { 200,201,202 } ;
        bins d = { [1000:$] };
        bins others[] = default;//除了之前列举的所有数据之外，都将被归类为others这样一个覆盖仓数组
    }
endgroup

仓：值变化覆盖

除了可以采样某一个时刻的变量值，还可以记录覆盖数值的变化

示例：

从一个值变为另一个值或者，在连续的事件当中，该变量一直保持为某一个数值

value1 => value2
value1 => value3 => value4 => value5
range_list1 =>range_list2
1,5 =>6，7

trans_item [*repeat_range ]
3[*5]
表示3=>3=>3=>3=>3

3[* 3:5]
表示(3=>3=>3 ). (3=>3=>3=>3 )或(3=>3=>3=>3=>3 )

仓：自动生成

        如果coverpoint没有指定任何覆盖仓bin，那么SV将会为其自动生成bin，但是覆盖仓的数量不会超过自动的默认覆盖仓最大数值。

自动生成bin遵循的原则是:

• 如果变量是枚举类型，那么bin的数量是枚举类型的基数（所有枚举数值的合)
• 如果变量是整形(M位宽），那么bin的类型将是2^M和auto_bin_max选项的较小值

仓:忽略类型和非法类型 

• ignore_bins 忽略类型
• illegal_bins 非法类型

 ignore_bins用来将其排除在有效统计的bin集合之外

covergroup cg23;
    coverpoint a {
        ignore_bins ignore_vals = {7，8} ;
        ignore_bins ignore_trans = (1=>3=>5) ;
    }
endgroup

illegal_bins用来指出采样到的数值为非法制

如果illegal_bins被采样到，那么仿真将报错

covergroup cg3;
    coverpoint b {
        illegal_bins bad_vals = {1.2.3} ;
        illegal_bins bad_trans = (4=>5=>6);
    }
endgroup

交叉覆盖率（cross） 

         covergroup可以在两个或者更多的coverpoint或者变量之间定义数值的组会覆盖情况（即交叉覆盖率(cross coverage） ）。

示例： 1

        在对a和b产生交叉覆盖率之前，系统会先为它们隐性产生对应的coverpoint和bin，每个coverpoint都有16个自动产生的bin。

        两个coverpoint交叉以后将生成256个交叉的bin。

bit [3:0] a. b;
covergroup cov @(posedge clk);
    aXb : cross a, b;
endgroup

示例： 2 

下面的覆盖点A有10个bin，b_var对应的覆盖点将有16个bin，因此CC将会有10x16=160个bin。

bit [31 :0] a_var ;
bit [3:0] b_var ;
covergroup cov3 @(posedge clk);
    A: coverpoint a_var { bins yy[] = { [0:9] }; }
    cc: cross b_var, A;
endgroup

被声明为default/ignore/illegal的bin将不会参与交叉覆盖率的运算。

交叉覆盖率只允许在同一个covergroup中定义的覆盖点参与运算。