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Vivado 仿真器怎么查代码覆盖率？功能覆盖率验证流程详解

发表于昨天 23:18 | 查看: 5| 回复: 0

代码覆盖率和功能覆盖率，到底差在哪

在 FPGA 开发中，编写 HDL 往往是最省时间的环节，真正耗时、也最磨人的通常是验证。根据最终应用不同，验证可以简单到只检查大多数功能，也可以复杂到运行一套完全独立开发的测试平台，借功能和代码覆盖率来证明设计行为。

FPGA开发板特写

功能和代码覆盖率在验证里都很重要，因为它们从不同角度描述设计及其验证情况。理想状态下，两者当然都应该达到 100%；如果只有其中一项到了 100%，那通常意味着还有验证工作没做完。

两者的常见定义如下：

代码覆盖率：代码覆盖率是一种间接度量软件质量的方法，通过统计测试过程中被执行的源代码占全部源代码的比例，来判断是否遍历了所有分支和语句，例如是否翻转了所有触发器。
功能覆盖率：反映测试平台覆盖被测单元功能行为程度的信息。要实现功能覆盖，开发人员或验证工程师必须定义覆盖组和覆盖点。

两者最明显的区别在于：功能覆盖率必须依赖需求。

需要补充的是，代码覆盖率和功能覆盖率都应在设计阶段提前规划。代码覆盖率本身有局限，它既不能识别缺失的功能，也无法说明是否覆盖了所有可能的边界值或极端情况；同时它也不关心事件发生的顺序。功能覆盖正好可以补上这一环，因为它直接针对功能声明进行测试。

通常，代码和功能覆盖率需要昂贵的仿真工具，但通过 Vivado 2021.1 的 Vivado 仿真器就能实现。使用 Vivado 时，开发人员可以验证设计并确认 RTL 功能符合预期。

对于代码覆盖率，第一步是在项目设置里的“仿真”选项卡中，进入细化（Elaboration）设置，配置覆盖类型。Vivado 提供以下选项：

Vivado 仿真设置界面：覆盖率类型与 elaboration 参数

同时，还可以指定覆盖率报告名称和覆盖率目录的位置。

仿真结束后会生成覆盖信息。在细化设置指定的路径下，就能看到 codeCov 目录。

xsim 目录中的代码覆盖率数据库文件

如果要创建功能覆盖，则需要在 RTL 内部定义覆盖组。

此时得到的是用于生成报告的数据库，后续还需要在 Vivado 中进一步处理，把数据库转换成可读的报告。

如果想了解 Vivado 仿真器的功能和代码覆盖率，最好的起点是 UG937 Vivado 设计套件教程：逻辑仿真。

这份教程提供了几个设计示例，可用来测试 Vivado 仿真器功能的不同方面，包括代码/功能覆盖范围以及 UVM 支持。

功能和代码覆盖率示例基于 AXI VIP 参考设计。跟着教程完成后，再添加覆盖组，就能得到功能和代码覆盖率数据。

仿真完成后，需要运行 xcrg 命令来创建 HTML 报告。

xcrg 命令行生成覆盖率报告

生成的 HTML 报告可以在任意浏览器中打开。

Vivado 覆盖率报告 Dashboard 总览

单击 Groups 按钮，会打开覆盖组详情。在这个示例里，覆盖组结构相对简单。

功能覆盖组详情表格

运行代码覆盖率转换后，就能看到生成的代码覆盖率报告。

代码覆盖率报告摘要

单击右上角的 Files，可以查看每个文件的具体覆盖结果。

按文件查看代码覆盖率明细

总而言之，Vivado 仿真器的能力相当全面。善用这些功能，有助于开发人员创建更优设计，也有望减少后续硬件调试的时间。更多 FPGA 验证与覆盖率实践，欢迎到云栈社区一起交流。