高覆盖率的Verilog代码的编写技巧

描述

芯片前端工程中,测试验证的核心理念:以提高覆盖率为核心。
  设计工程师需要关心的主要有行覆盖率(Block),条件覆盖率(Expression),翻转覆盖率(Toggle),状态机覆盖率。本文从ASIC设计的角度上来讨论,如何写出高覆盖率的Verilog代码。 assign慎用 按位运算逻辑,& | ^  ^~和三目运算符,慎用。 使用这样的描述方式本身功能并没有什么问题,而且写起来很爽,但是在很多情况下覆盖率是真的不好收。

assign mult_a[3:0] = ({4{mult0_vld}} & mult_a0)       
     | ({4{mult1_vld}} & mult_a1)    
        | ({4{mult2_vld}} & mult_a2)
用或门和与门实现的一个选择器的功能,前提是vld不能同时有效,相对于下面第二种写法可能会节省一点门。 但是问题我们在收集Expression时需要分析每一个条件是否跑到0/1,上面一共有六个信号,所以0、1随机组合的情况就有2的6次方种,mult_a0作为数据端,如果没有出现过全0的情况,通过定向case可以覆盖到,但如果是参数作为选择器的输入端,那么参数本身就是有永远不为0的情况,定向case也无法通过。 所以这个时候就只能把它waive(放弃)/exclude(排除)掉,并解释原因。如果只有几条这样的写法还好,如果有成百上千条,那么就需要重复上面的操作上千次。单纯的体力活,没有任何技术含量。但是直接换一种写法。
always @(*)begin  if(mult0_vld)   
 mult_a[3:0] = mult_a0;  else if(mult1_vld)
    mult_a[3:0] = mult_a1;  else // if(mult2_vld)
    mult_a[3:0] = mult_a2;end
    这样写覆盖率只会检查行覆盖率,基本上哪一行没跑到一目了然,也并不需要多余的体力劳动。代码可读性也很高。第二种可能会消耗更多的逻辑,但是对于整体的系统而言,也是不值一提的。换句话说,扣这一毛两毛的,要抓大头。 if-else括号中的条件不要太多  
always @(*)begin  if(data_vld && mode_sel && enable_flag && (data_num[3:0] > 4'd7) && (ram_addr[4:0] > 4'd15) && ...)end  else ...
当然最开始的时候肯定不是这样的设计,造成如此冗长的逻辑,大概率是后期调试打的补丁,可以把一些条件拿出来专门做一个信号,会让条件覆盖率分析容易很多,不然这么长的选择,真不是给人看的。 cur_state不可能同时出现在两个状态上 在控制上用状态机中,假如有这样的逻辑。
assign enable = ((cur_state != STATE_A) && (next_state == STATE_A)) 
   || ((cur_state != STATE_B) && (next_state == STATE_B))
  这样的写法目的是在状态跳转时产生一个脉冲信号,不过在条件覆盖率中会检查这两个选择条件,cur_state != STATE_A为0与cur_state != STATE_B为0同时满足的情况。 仔细想一下,cur_state != STATE_A为0就代表cur_state现在就是STATE_A状态,cur_state != STATE_B为0就是代表cur_state现在就是STATE_B状态,那么,cur_state怎么可能同时为两个状态呢。 这样的情况要么就拆开写要么就别写。 case语句的default分支考虑周全  
 always @(*)begin     case(in[1:0]) 
       2'd0 : data[1:0] = 2'd0;        
 2'd1 : data[1:0] = 2'd1;      
   2'd2 : data[1:0] = 2'd2;     
    default : data[1:0] = 2'd3; 
    endcase end
case语句不写default分支会产生锁存器,如果case中的所有情况都达到,就可以不用写default分支,但在ASIC设计中可能工具会报lint,所以这样的写法是最完美的。 这样的写法对于in这个变量如果有规定取值范围,哪一个值没取到也一目了然。 教科书式的反面教材
always @(*)begin  if(start) 
 cnt <= 'd0;  
else if(((para == 3) && (cnt != 3))   
|| ((para == 4) && (cnt != 7))  
|| ((para == 5) && (cnt != 15)) 
 || ((para == 6) && (cnt != 31))) 
 cnt <= cnt + 1'd1;...end
  这样的写法我愿称之为教科书式的反面教材。首先,计数器的常规套路是给一个使能进行计数,记到一个值然后给清零,上面这样的写法是直接给一个使能信号清零,然后用未记到想要的最大值来做使能。 第二点是,这样的写法和上面cur_state同时出现在两个状态上,是一样的。else if里面的条件进行条件覆盖率检查,会出现cnt != 3 cnt != 7 cnt != 15 cnt != 31 两两之间或者及以上同时为0的随机组合,那么cnt一个时刻只能是一个值,必不可能满足同时等于多个值的情况。 参数的取值范围 一个参数的取值范围是0,1,2三个值,你做了一个这样的vld  
assign data_vld = (param == 0) || (param == 1) || (param == 2);
条件覆盖率检查会出现,上面三个条件都为0的情况,但是这个参数配置只有这三个值,不可能去其他值,也是一个典型的情况。换一种写法。
编辑:黄飞

 

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