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代码覆盖在 HDL 测试过程中的应用 湖南大学电器与信息工程学院 程栋 黎福海 摘 要：本文讨论了 HDL 测试过程中的代码覆盖问题，重点分析了语句覆盖、路径覆盖和表达式 覆盖等三种覆盖方法，并给出了相应的例子。 关键词：HDL ；测试平台；代码覆盖 前沿 和通常的软件程序设计语言不同，HDL(硬件描述语言)的主要目的是用来编写设计文件 并建立硬件器件的模型，硬件系统的基本性质和硬件设计的方法决定了HDL的主要特性，HDL 的语法和语义的定义是为了能描述硬件的行为，它应当能自然地描述硬件中并行的、非递归 的特性及时间关系。 正如汇编语言被高级程序设计语言所代替那样，门级电路框图必然被HDL所代替，HDL 及其编译器使得硬件设计者也能使用这种高层次设计的编译方法。和HDL比起来，C/C++等 软件程序设计语言的发展史要长得多，各种设计技巧和方法也比较成熟，有很多都值得HDL 设计人员借鉴之处。本文专门讨论一下其中的代码覆盖问题。 HDL 代码覆盖过程 代码覆盖在软件开发中已有多年的应用了，它在用HDL进行硬件设计的过程中也有类似 的应用。有些错误的设计和正确的设计看起来没什么两样，几乎不可能完全肯定正在测试的 设计功能是否正确。即使所有的测试平台都模拟成功，也很难保证没有遗漏掉一个或几个功 能的测试。代码覆盖可以帮助解决这个问题。 图1描述了HDL测试过程中代码覆盖是如何进行的。首先对源代码进行分解，分解的过 程就是在源代码的关键位置加上断点，来记录该位置是否有一个特殊结构。分解的方法因工 具的不同而有别。有的可能用到文件的输入输出功能(如Verilog中的$write语句或VHDL 中的textio.write子程序)，还有的可能用到仿真器自带的特殊功能。 只能对正在测试的代码进行分解，其目的是确定是否遗漏了某些代码，这一部分代码没 有得到运行。没有必要过分注意测试平台的代码是否得到运行，因为如果有些重要部分没有 运行的话，就会表现为测试对象的某些部分不运行，或者这些部分并不像原来所想的那样重 要。 接下来用测试平台来对这些分解的代码进行仿真(这些测试平台本身并不需要分解)，全 部的追踪信息都放进一个数据库。根据这个数据库，就可以确定所有测试组件的覆盖程度。 常用的代码覆盖方法 代码覆盖中最常用的是语句覆盖、路径覆盖和表达式覆盖。 (1)语句覆盖 语句覆盖又叫块覆盖，因为块是由一系列语句构成的，只要执行其中一条语句，整个模 块就会随之执行。例1就是一个语句块的例子，只要if表达式为真，就执行整个acked块， 所以整个块执行的次数就等于模块中的每一条语句执行的次数。 例1 块与语句的等价执行 if (dtack 1b1) begin：acked as = 1b0； data =16hzzzz； bus_rq=1b0； state =IDLE； end 块之间并没有明确的界限。在例 2中有两个块，以wait语句为分界。若wait语句永远 也不能执行完，从而一直处于等待状态，那么以后的语句就无法执行了，这样实际上就只有 一个块。 例2 以wait语句为分界的两个块 address =16#FFED#； ale=1； rw=1； wait until dtack=1； read_data :=data； ale=0； 语句覆盖用来计算在测试的过程中共有多少行代码得到了运行，它提供一个用户图形接 口来显示所有的源代码，并鉴别出有哪些语句没有运行。在例2中，语句覆盖以直观的方式 显示了一个调制解调器模型的一小部分代码。但在实际中，代码覆盖工具或代码浏览工具所 显示的形式可能会有所不同。 例3 语句覆盖举例 √if(parity ODD||parity EVEN)begin □ tx=compute_parity(data，parity)； □ #(tx_time)； end √tx=1b0； √#(tx_time)； √if(stop_bits 2)be