SystemVerilog學習筆記——功能覆寫率（二）

文章目錄

• 覆寫組詳解
• • 1、在類裡定義覆寫組
• 二、覆寫組的觸發
• • 1、使用回調函數進行采樣
  • 2、使用事件觸發的覆寫組
• 3、使用SV斷言進行觸發
• 三、資料采樣
• • 1、個體倉和總體覆寫率
  • 2、自動建立倉
• 4、對表達式進行采樣
• • 5、使用使用者自定義的倉發現漏洞
  • 6、命名覆寫點的倉
  • 7、條件覆寫率
  • 8、為枚舉類型建立倉
  • 9、翻轉覆寫率
  • 10、在狀态和翻轉中使用通配符
  • 11、忽略數值
  • 12、不合法的倉
  • 13、狀态機的覆寫率

覆寫組詳解

覆寫組與類相似，一次定義後便可以進行多次執行個體化。它含有覆寫點、選項、形式參數和可選觸發。一個覆寫組包含了一個或者多個資料點，全都在同一時間采集。

覆寫組可以定義在類裡面，也可以定義在程式或子產品層次上，它可以采樣任何可見的變量或者信号。

在SV中，覆寫組應該定義在适當的抽象層次上，這個層次可以在測試平台和設計的邊界上，在讀寫資料的總線交換單元中，在環境配置類裡或者任何需要的地方。

對任何事務的采樣都必須等到資料被待測設計收到以後，如果在事務中間注入一個錯誤，導緻資料傳輸失敗，那麼就需要改變功能覆寫中對這種情況的處理方式。

一個類裡可以包含多個覆寫組，每個組可以有單獨的觸發，可以從多個源頭收集資料。

一個覆寫組必須執行個體化後才可以用來收集資料。

1、在類裡定義覆寫組

覆寫組可以在程式、子產品、類中定義，但都要進行明确地執行個體化後才可以采樣。

類裡的功能覆寫率

class Transactor;
	Transaction tr;
	mailbox mbx_in;
	
	covergroup CovPort;
		coverpoint tr.port;
	endgroup

	function new(mailbox mbx_in);
		CovPort = new();		
		this.mbx_in = mbx_in;
	endfunction

	task main;
		forever begin
			tr = mbx_in.get();		//擷取下一個事務
			ifc.cb.port <= tr.port;	//發送到待測設計中
			ifc.cb.data <= tr.data;
			CovPort.sample();		//收集覆寫率
		end
	endtask
endclass
           

二、覆寫組的觸發

功能覆寫率的兩個主要部分是采樣的資料和資料被采樣的時刻。當這些新資料都準備好了以後，測試平台便會觸發覆寫組。可以直接使用sample函數來完成。

如果想在程式代碼中顯式地觸發覆寫組，可以使用sample方法。

如果要借助已有的事件或信号來觸發覆寫組，可以在covergroup聲明中使用阻塞語句。

1、使用回調函數進行采樣

使用回調函數可以在決定資料采集的位置和時間。

使用功能覆寫率回調函數的測試

program automatic test;
	Environment env;

	initial begin
		Driver_cbs_coverage dcc;		//把回調基類Driver_cbs擴充成Driver_cbs_coverage
		env = new();
		env.gen_cfg();
		env.build();
		//建立并登記覆寫率回調函數
		dcc = new();
		env.drv.cbs.push_back(dcc);		//放進驅動器的隊列中
		env.run();
		env.wrap_up();
		
	end
endprogram
           

用于測試功能覆寫率的回調函數

class Driver_cbs_coverage extends Driver_cbs;
	covergroup CovPort;
		...
	endgroup

	virtual task post_tx(Transaction tr);
		CovPort.sample();		//采樣覆寫率數值
	endtask
endclass
           

2、使用事件觸發的覆寫組

與直接調用sample方法相比，使用事件觸發的好處在于能夠借助已有的事件進行采樣。

帶觸發的覆寫組

event trans_ready;		//覆寫組CovPort在測試平台觸發trans_ready事件時進行采樣
covergroup CovPort @(trans_ready);
	coverpoint ifc.cb.port;		//測量覆寫率
endgroup
           

3、使用SV斷言進行觸發

帶SV斷言的子產品

module mem(simple_bus sb);
	bit[7:0] data, addr;
	event write_event;
	
	cover property
		(@(postedge sb.clock) sb.write_ena == 1)
		-> write_event;
endmodule
           

使用SVA觸發覆寫組

program automatic test(simple_bus sb);
	
	covergroup Write_cg @($root.top.m1.write_event);
		coverpoint $root.top.m1.data;
		coverpoint $root.top.m1.addr;
	endgroup
	
	Write_cg wcg;

	intitle begin
		wcg = new();
		//在此處添加激勵
		sb.write_ena <= 1;
		...
		# 10000 $finish;
	end
endprogram
           

三、資料采樣

關于覆寫率資訊的收集，在覆寫點上指定一個變量或表達式時，SV便會建立很多的“倉(bin)”來記錄每個數值被捕捉到的次數。這些倉是衡量功能覆寫率的基本機關。采樣一個單比特變量，最多會有兩個倉被建立。每次覆寫組被觸發，SV都會在一個或者多個倉裡留下标記。在每次仿真的末尾，所有帶有标記的倉會被彙聚到一個新建立的資料庫中。最後利用分析工具進行分析并生成覆寫率報告。

1、個體倉和總體覆寫率

為了計算出一個點上的覆寫率，首先必須确定所有可能數值的個數，這也被稱為域。

一個倉中可能有一個或多個值，覆寫率就是采樣值的數目除以域中倉的數目。例如一個3比特變量覆寫點的域是0:7，正常情況下會除以8個倉，仿真過程中如果有7個倉的值被采樣到，那麼覆寫率為7/8或者87.5%，所有這些點組合在一起便構成了一個組的覆寫率，而所有組組合在一起就可以得到整個仿真資料庫的覆寫率。

2、自動建立倉

SV會自動為覆寫點建立倉，它通過被采樣的表達式的域來确定可能值得範圍。對于一個位寬為N的表達式，有2^N個可能值。

3、限制自動建立倉的數目

覆寫組選項auto_bin_max指明了自動建立倉的最大數目，預設值是64。值域超過指定的最大值，SV會把值域範圍平分到auto_bin_max個倉中。

使用auto_bin_max并把倉數設定成2

covergroup CovPort;
	coverpoint tr.port
		{options.auto_bin_max = 2;}
endgroup
           

覆寫率報告：

在所有覆寫點中使用auto_bin_max

covergroup CovPort;
	options.auto_bin_max = 2;		//影響port和data
	coverpoint tr.port;
	coverpoint tr.data;
endgroup
           

4、對表達式進行采樣

在覆寫點裡使用表達式

class Transaction;
	rand bit[2:0] hdr_len;			//範圍0-7
	rand bit[3:0] payload_len;		//範圍0-15
	rand bit[3:0] kind;			//範圍0-15
	...
endclass

Transaction tr;

covergroup CovLen;
	len16 : coverpoint(tr.hdr_len + tr.payload_len);
	len32 : coverpoint(tr.hdr_len + tr.payload_len + 5'b0);		//帶有額外常量啞元的表達式，可以計算達到5比特精度，進而把自動生成的最大倉數擴大到32。
endgroup
           

5、使用使用者自定義的倉發現漏洞

自動生成的倉适用于匿名數值，如計數值、位址值或2的幂值，而對于其他數值，應該明确對倉命名。SV會自動為枚舉類型的倉命名。

為事務長度定義倉

covergroup CovLen;
	len : coverpoint(tr.hdr_len + tr.payload_len + 5'b0);	
		{bins len[] = {[0:23]};}
endgroup
           

覆寫率報告：

從圖中可以看到長度為23，即十六進制17的一項沒有出現過，最長的頭是7，最長的負載是15。0-7一共有八種情況，用3bit來表示，0-15一共有16種情況，用4bit來表示。是以總共是7+15=22，而不是23！，我們應該在倉的聲明中改成{bins len[] = {[0:22]};}才對。

6、命名覆寫點的倉

當自定義倉時，SV不再自動建立倉，而且會忽略掉那些不被事先定義的倉所涵蓋的數值，計算功能覆寫率時隻會使用建立的倉。

指定倉名

//對一個4比特變量kind進行采樣
covergroup CovKind;
	coverpoint tr.kind{
		bins zero = {0};		//一個倉zero，對kind采樣值為0進行計數
		bins lo = {[1:3],5};	//lo倉代表1:3和5的值
		bins hi[] = {[8:$]};	//8個獨立的倉8-15，分别儲存
		bins misc = default;	//一個倉用來儲存沒有被選中的值
		}
endgroup
           

7、條件覆寫率

使用關鍵字iff可以覆寫點添加條件。

條件覆寫——複位期間禁止

covergroup CoverPort;
	//當reset=1時不要收集覆寫率資料
	coverpoint port iff(!bus_if.reset);
endgroup
           

也可以使用start和stop函數來控制覆寫組裡各個獨立的執行個體

initial begin
	CovPort ck = new();		//執行個體化覆寫組
	//複位期間停止收集覆寫率資料
	# 1ns ck.stop();
	bus_if.reset = 1;
	# 100ns bus_if.reset = 0;
	ck.start();
	...
           

end

8、為枚舉類型建立倉

對于枚舉類型，SV會為每個可能值建立一個倉。

枚舉類型的功能覆寫率

typedef enum{INIT,DECODE,IDLE} fsmstate_e;
fsmstate_e pstate, nstate;
covergroup cg_fsm;
	coverpoint pstate;
endgroup
           

9、翻轉覆寫率

确定覆寫點的翻轉次數

covergroup CoverPort;
	coverpoint port{
		bins t1 = (0 => 1), (0 => 2), (0 => 3);
		}
endgroup
           

使用範圍表達式可以快速地确定多個翻轉過程，(1,2 => 3,4)建立了四個翻轉過程，分别是(1 => 3),(1 => 4),(2 => 3),(2 => 4)。

10、在狀态和翻轉中使用通配符

可以使用關鍵字wildcard來建立多個狀态或翻轉。在表達式中，任何X、Z或?都會被當成0或1的通配符。

用在覆寫點倉中的通配符

bit[2:0] port;
covergroup CoverPort;
	coverpoint port{
		wildcard bins even = {3'b?? 0};
		wildcard bins odd = {3'b?? 1};
		}
           

11、忽略數值

使用== ignore_bins == 排除掉不用來計算功能覆寫率的數值

bit[2:0] low_ports_0_5;		//隻使用數值0-5
covergroup CoverPort;
	coverpoint low_ports_0_5{
		ignore_bins hi = {[6,7]};		//忽略掉6,7兩個倉
		}
endgroup
           

12、不合法的倉

使用== illegal_bins ==對倉進行辨別，可以捕捉到那些被錯誤檢查程式遺漏掉的狀态

bit[2:0] low_ports_0_5;		//隻使用數值0-5
covergroup CoverPort;
	coverpoint low_ports_0_5{
		illegal_bins hi = {[6,7]};		//如果出現6,7兩個倉就會報錯
		}
endgroup
           

13、狀态機的覆寫率

如果在狀态機上使用了覆寫組，那麼就可以使用倉來列出特定的狀态和翻轉軌迹，使用代碼覆寫率工具可以自動提取狀态寄存器、狀态以及翻轉軌迹。

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