芯片验证TIPS：如何建立功能覆盖率模型

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（主讲老师为本文作者）

来源：芯播客 作者：jacky

1.什么是功能覆盖率？

功能覆盖率是衡量验证哪些设计特征已经被验证的标准，设计被定义为验证过程中不同的覆盖点。所以在进行覆盖率测试之前，先总结归纳覆盖点，建立功能覆盖率模型。

2. 什么是覆盖率模型：

覆盖率模型是明确验证计划中的哪些功能点需要进行测试来确保最终设计满足规范（即设计的实现），所以功能覆盖率测试也成为规范性测试。

3.三个概念：

l 覆盖组

l 覆盖点

l 交叉覆盖点

（1）覆盖组：

覆盖组是覆盖模型中的最大的概念，覆盖组中包含了覆盖点和交叉覆盖点。一个覆盖组中可以包含一个或者多个覆盖点，一个或者多个交叉覆盖点。覆盖组与类相似，一次定义以后便可以进行多次实例化。

覆盖组的触发一般有两类：回调函数；时钟触发。（现在使用的过程中都是进行时钟触发的。）

（2）覆盖点：

覆盖点可以是变量（数据），表达式，翻转率。覆盖点中涉及到仓的概念。当覆盖点指定一个变量或者表达式时，systemverilog会创建很多的“仓”来记录每个数据被捕捉的次数。

例如（覆盖点为变量）：

bit [3:0] date.

date被定为一个覆盖点，systemverilog便会为这个变量创建16个仓（4位宽数据，16种可能性）。

例如（覆盖点为表达式）：

Bit [3:0] date_0;

Bit [4:0] date_1;

这个仓的个数为16和32个，所以建立交叉覆盖点的个数为16*32=512个。而观测date_0+date_1的仓的个数为47个。

总结：仓是与数据存在的可能性相匹配的一个存在形式，即有多少数据就有多少仓。

（3）交叉覆盖点：

观测两个或两个以上的覆盖点或者表达式，成为交叉覆盖点。在一个组内可以先建立覆盖点，然后cross几个相关的覆盖点，组成交叉覆盖点。

例如：add_channel :cross shift_less_56,shift_more_56

4.功能覆盖率模型的仓及操作：

功能覆盖率首先是覆盖组，然后是覆盖点和交叉覆盖点，但是最终都是以“各种仓”作为基本元素（落脚点）。“仓”即代表了这个数据或者这个表达式出现了该数据。

（1）自动建“仓”：如“3.2”中所说，数据有多少种，就会为其建立多少个仓。建“仓”的过程是systemverilog自动完成的，仓的最大个数一般为64的。假如元素的个数超过了64，则会把几个数字归为一类。

例：

bit [2:0] port;

covergroup covport;

Coverpoint port;

Endgroup

此时port被设为一个覆盖点，则会自动创建8个仓。

Auto[0],auto[1],auto[2],auto[3],auto[4],auto[5],auto[6],auto[7]

（2）用户建仓。验证工程师可以根据一个覆盖点的不同情况，建立一个覆盖点下不同的仓来监视不同的数据。用户建仓，实际上是只关注了验证工程师关注的功能点。而在统计覆盖率时，也只收集测试工程师定义的仓，当全部覆盖时，覆盖率为100%。

例如：

bit [3:0] date;

Covergroupdiff_bins;

Coverpoint date{

Bins zero={0};

Bins midd={1,2,3,4,5,6};

Bins master={7};

此时就为不同的数据建立的不同的仓，例如在此过程中zero监测0出现的个数，midd监测中间值的个数，master监测7出现的个数。

（3）可忽略的仓（ignore_bins）非法仓（illegal_bins）

“仓”与可能的产生的数据一一对应。但是有些数据就不能出现，此时就需要忽略这些仓以保证这些不可能的数据不会影响最终的覆盖率；有些数据不该出现，此时就需要为这些数据设置非法仓以监测这些状态不能出现，如果出现非法仓便会报错。

（4）大量清除一些不需要的仓：

在测试的过程中，可能会需要忽略大量的仓。此时就需要使用binsof(关注覆盖点)，intersect（关注数据）和ignore_bins的组合来忽略大量的仓。具体做法见：绿书9.7.3章节。

5.影响覆盖率的两个情况

（1）设置组内不同覆盖点的不同权重。对于一个覆盖组内不同的覆盖点可以通过设置不同的权重来改变最终的覆盖率，option.weight =5,即权重占到一半。（注，所有的权重加起来不一定是100%）

（2）设置目标覆盖率标准。可以对一个覆盖组的目标覆盖率。Option.goal = 90,即说明只用覆盖90%的情况即可。

6.最终的覆盖率是如何生成：

使用随机激励进行的每次仿真，触发覆盖组，都会在一个或者多个仓里留下标记。当仿真结束，所有被标记的仓将被汇集到一个数据库里，然后生成覆盖率报告。（所以，功能覆盖点可以验证设计完成的程度。）

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