EDA验证中覆盖率简介

什么是做覆盖率？要回答这个问题需要知道 IC 验证的目的。最终目的是保证 IC 所有的功能都符合我们的期望。通过和 reference model 比较我们能够知道 IC 的功能是否符合我们的期望，但是如何体现“所有” ？只能从覆盖率上进行体现。

只有当所有代码都被执行过时，中间的功能都符合我们的期望，我们才能够说达到了目的。我们需要知道 IC 的所有功能都是正确的，而不是一部分功能或者是大部分功能都是正确的，这就做覆盖率的意义之一。

覆盖率能够体现我们目前的 case 跑过了多少代码？还有哪些代码没有跑到，在做后面的 case 时，就可以有意识的往没有覆盖到的方向去倾斜，这就是做覆盖率的意义之二。

总之，代码覆盖率检查测试平台和测试用例到底执行了多少目标代码。另外，覆盖率也体现了 IC 验证工程师的工作量。

单元验证阶段，关心的是模块功能和模块质量，一般业内常用的出口条件是：行覆盖率达到 100%，分支覆盖率达到 100%，条件覆盖率达到100%，状态机覆盖率达到 100%，对没有覆盖率的情况给出合理的说明。

集成验证阶段，关心系统的功能以及模块与模块之间的接口，此时出口条件为功能覆盖率。一般业内常用的出口条件是：功能覆盖率达到 95%，对没有覆盖的情况给出合理的说明。

代码覆盖率

代码覆盖率是从软件编程的角度来分析设计代码是否被充分的验证。一般的仿真器能够在仿真的过程中自动统计覆盖率数据。代码覆盖率仅仅能够表明设计中那些代码已经测试，而不能表明测试是否正确，以及测试是否完善。**测试工程师通过分析覆盖率情况了解目前哪些代码被执行到了，哪些没有被执行到(这些报告在仿真软件中可以输出，很直观)，而后调整测试例，保证代码尽可被全面的测试。代码覆盖率可以通过以下几个角度去统计。

a. 语句覆盖（StatementCoverage）

语句覆盖率（statement coverage）：又称行覆盖(LineCoverage)，这个概念是指在仿真的过程中被执行语句所占的百分比。一个语句没有被执行到则肯定没有被检验过，因此我们规定在一个验证的过程中，语句覆盖率必需要达到 100%。语句覆盖率是对 RTL 代码中的语句是否执行过进行统计。其是常用工具中支持的最基本的覆盖形式。几乎所有的测试都能实现 100%的语句覆盖率，因此被认为“最弱的覆盖”，它只管覆盖代码中的执行语句，却不考虑各种分支的组合等等。

语句覆盖 100%不代表着覆盖到所有的分支情况，不代表没有异常情况发生。因为每一条语句都有很多种执行情况，我们设计的 case 只跑过了最普通的一种情况。我们看一个最简单的例子。

int div(int a, int b) begin
return (a/b);
end

设置任何一个测试例，都可以达到 100%的覆盖率。但是当 b=0 时，就会出
现bug。因此用语句覆盖率衡量验证是否完成是不靠谱的。

b. 分支覆盖（BranchCoverage）

每一个条件语句“if/ else”和“case”语句的执行情况。又称判定覆盖，其是统计各个分支是否被执行到。

c. 条件覆盖（Condition Coverage）

分析在“if”的决定，三元语句被认为是一个扩展的分支覆盖。条件覆盖是统计 if 语句中每个子表达式正确和错误的结果是否被执行到。而不考虑各个分支是否执行到。分支覆盖和条件覆盖是对分支语句的不同方面进行统计，下面举个例子详细说明。

if (a < 10 || b < 10) // 判定
return 0; // 分支一
else
return 1; // 分支二

当进行分支覆盖时，我们设计 case 只需要覆盖到分支一和分支二两种情况就可以，即只要 a 和 b 的值满足最终执行到两个 return 就可以。而进行条件覆盖时，我们设计 case 要考虑到（a<0）和（b<10）这两个语句的真假值，只有这两个语句的真假值都覆盖到了，才说明条件覆盖完备了。

同时需要注意，条件覆盖不是将判定中的每个表达式的结果进行排列组合，而是只要每个表达式的结果都测试到就可以。

d. 表达式覆盖（Expression Coverage）

分析赋值语句右边表达式的活动情况，当表达式被执行时进行统计。对涉及逻辑运算符的表达式，将会建立真值表，对应真值表中的条件匹配行进行计数。

e. FSM 覆盖

又称有限状态机覆盖，对在一个有限状态机中的状态、转化和路径计数。下面这些因素将会被收集：
1. 状态覆盖向量：有限状态机在仿真期间有多少状态已经达到。
2. 转换覆盖向量：状态机仿真中多少转换已经被执行。
3. 多态转换覆盖：在状态机仿真中追踪许多可能被执行的转换序列。这也被称为 sequence coverage。