IC验证代码覆盖率（code coverage）简析

    IC验证的时候会基于验证环境开发很多test case，但是如何衡量那些test case的质量? 或者说一个IP（或SOC）需要开发多少test case 才可以说这个IP（或SOC）的验证已经充分了？答案就是覆盖率。

覆盖率从大的方面分为两类，一类是功能覆盖率（function coverage），另一类是代码覆盖率（code coverage）。

其中功能覆盖率又分为覆盖点（coverage points）和断言（assertion）等，而代码覆盖率又分为行覆盖（line coverage），翻转覆盖（toggle coverage），分支覆盖（branch coverage），条件覆盖（condition coverage），状态机覆盖（FSM coverage）等。

行覆盖（line coverage）：这个比较通俗易懂，即DUT的每行代码都要被执行过（即覆盖）。如图1-1，这个模块共有8行代码需要被覆盖，而且实际这8行也都有被覆盖，所以这个模块的line coverage 就是100%。

1-1 line coverage

翻转覆盖（toggle coverage）：即DUT的每个模块的信号（包括端口信号和内部信号）都有被翻转过（即每一个信号都从0>1，1>0变化过）。如图1-2，我们可以看出rst_n这个信号只从0到1翻转过，但没有从1到0翻转过，所以这个信号没有被toggle。

1-2 toggle coverage

分支覆盖（branch coverage）：即DUT的所有模块的每个条件分支否有被执行过（包括if,else和case等），如图1-3，即为一个branch ，共两个覆盖点，一个if ，一个else。而这两个分支也都有被覆盖，即它的branch coverage也是100%。

1-3 branch coverage

条件覆盖（condition coverage）：这个和分支覆盖容易混淆，条件覆盖指可能进入某个分支的所有条件的组合都应该被遍历到。如图1-4，可能进入这个分支的情况共有三种组合，分别为count<8'h05成立，但rst_n不成立；count<8'h05不成立，但rst_n成立；count<8'h05,和rst_n都成立。在这里三种情况也都有被遍历 ，所以这个分支的条件覆盖率也为100%。

1-4 condition coverage

状态机覆盖（FSM coverage）：这个也比较好理解，即状态机里所有可能发生的状态跳转都要被遍历到。如图1-5，所有状态机的可能发生的跳转状态为6种，但实际上只发生了4种状态跳转，所以这个状态机的覆盖率为66.67%。

1-5 FSM coverage

coverage一般在所有的test case开发完毕或即将开发完毕的时候才会统计，如果使用的仿真器是VCS，那么需要在仿真命令行加上-cm line+tgl+cond+fsm+branch 选项，注意，如果原先的仿真命令行的编译和运行仿真是分开的话，那么在编译和仿真的命令行都要加上这个覆盖率的dump选项。

然后，运行每一支test case的仿真后都会生成一个simv.vdb的覆盖率文件夹，所以run regression的时候，要把这些覆盖率文件夹统一放在一个路径下，等所有的test case 仿真结束后将他们merge在一起 生成一个覆盖率文件夹。merge指令为，urg -dir *.vdb -report both这样就会生成一个merge后的覆盖率文件夹.

1-6 both

如图1-6 merge后的文件夹里会有一些html后缀的merge后的覆盖率文件，可以使用火狐浏览器打开这些文件做覆盖率的分析，命令为firefox hierarchy.html & 打开后如图1-7（因为这是一个示例，所以模块比较少），之后就可点击进入NAME列的每一个子模块，进行详细的覆盖率分析。

如果使用的仿真工具是NC，那么需要在仿真命令行上加上，-coverage all 选项，然后根据需求 可以选择dump覆盖率的模块 -covdut dutname ,或者加上生成覆盖率的test的名字 -covtest test_name 等，这样运行每一支test case的仿真后都会生成一个覆盖率文件夹，一般位置在~/cov_work/scope/*里，在文件夹的顶层有一个公共的model文件（.ucm），然后每个具体的test_name文件夹里有一个data（.ucd）文件 ，注意，这个data的文件理论上和公共model的文件同名，只是后缀不同，一个是.ucm后缀一个是.ucd后缀。

和使用VCS仿真一样，当所有的test case使用NC仿真完成后，将这些覆盖率文件merge在一起，merge分两步，一，进入imc的batch模式，使用imc -batch指令，二，使用merge cov_work/scope/* -out all指令将所有test case 的覆盖率文件merge在一起，merge后会生成一个all文件夹，里面含有merge后的model和data文件。然后使用imc -gui &指令启动imc 将merge后的文件夹吃进去进行覆盖率的分析。

覆盖率用于衡量test case的质量和衡量IP（或SOC）的验证充分程度，理论上code coverage要达到100%，但随着IP和SOC的复杂程度的增加，这几乎是一个不可能完成的事情，所以不同公司对代码覆盖率最终要达到的百分比要求也不一样。通过coverage的分析，可以找到DUT里还没有覆盖的一些盲点，可以通过修改或增加test case的方式去覆盖那些盲点，当然如果有盲点无法被test case覆盖，也可以通过文档记录的方式，将不可覆盖的原因记录下来。