---

前言

針對32位數據總線實現位寬和值域的覆蓋，并且能夠用xrun運行，查看日志和波形。coverpoint需要覆蓋32位的各個位寬，可能包括每一位的獨立覆蓋。值域覆蓋可能需要不同的范圍，比如全0、全1、邊界值等。

---

示例一：

完整示例代碼?

`timescale 1ns/1psmodule bus_coverage_demo;logic        clk = 0;logic [31:0] data_bus;bit          valid;// 時鐘生成（100MHz）always #5 clk = ~clk;// 覆蓋組定義covergroup cg_bus @(posedge clk iff valid);// 位寬覆蓋：檢查各bit位是否被置位過cp_bitwise: coverpoint data_bus {bins bit_flipped = { [0:31] };  // 每位獨立統計option.auto_bin_max = 8;            // 自動分箱控制}// 值域覆蓋：重點數值區間cp_value: coverpoint data_bus {bins zero      = {32'h0};                    // 全零bins all_ones  = {32'hFFFF_FFFF};            // 全一bins low_range = {[0:100]};                  // 低值區bins mid_range = {[1000:50000]};             // 中值區bins addr_align= {[0:$] with (item%4==0)};   // 地址對齊值illegal_bins  reserved = {[32'hFF00_0000:32'hFF0F_FFFF]}; // 非法區域}// 交叉覆蓋：位寬與值域的關聯性x_bit_value: cross cp_bitwise, cp_value {ignore_bins invalid = cp_value.reserved;     // 過濾非法值}endgroupcg_bus cov_inst = new();// 測試激勵生成initial begin$display("=== 開始數據總線覆蓋測試 ===");valid = 1;repeat(1000) begin@(negedge clk);data_bus = $urandom_range(0, 32'hFFFF_FFFF);if($time > 200) valid = $urandom_range(0,1); // 模擬valid隨機失效end#50 $finish;end// 波形記錄配置initial begin$shm_open("bus_cov_waves.shm");$shm_probe(0, bus_coverage_demo, "AS");end
endmodule

?Xcelium運行腳本? (xrun_bus_cov.sh)

#!/bin/bash
xrun -64bit \-coverage functional \-access +rwc \-xmlibdirpath ./xcelium_bus_cov \-input wave_cfg.tcl \bus_coverage_demo.sv

?波形配置? (wave_cfg.tcl)

database -open waves -shm
probe -create -database waves -all -depth all
run

?關鍵功能解析?

1. 位寬覆蓋?

• 使用bins bit_flipped統計每個bit位的0/1狀態
• auto_bin_max控制自動分箱數量防止組合爆炸

2. 智能值域劃分?

• 特殊值（全0/全1）獨立統計
• 地址對齊值檢測（item%4==0）
• 非法區域檢測（illegal_bins）

3. 交叉驗證?

• 分析bit位變化與數值范圍的關聯性
• 自動過濾非法值組合

?執行流程?

# 1. 賦予執行權限
chmod +x xrun_bus_cov.sh# 2. 啟動仿真（自動生成覆蓋率數據庫）
./xrun_bus_cov.sh# 3. 查看覆蓋率報告
imc -load xcelium_bus_cov/cov_work/scope/test -run

?覆蓋率分析命令?：

coverage -summary  // 查看整體覆蓋率
coverage -detail -metric cp_bitwise  // 查看位級覆蓋詳情
coverage -heatmap x_bit_value  // 生成交叉覆蓋熱力圖

?預期輸出?
?終端日志?：

=== 開始數據總線覆蓋測試 ===
XRUN_INFO: Coverage enabled (functional)
XRUN_INFO: Created SHM database at bus_cov_waves.shm
XRUN_INFO: Simulation completed at 1050ns

?覆蓋率報告?：

COVERGROUP: cg_bus|-CP_BITWISE      : 98.2% (314/320 bins)|-CP_VALUE        : 100% (5/5 bins)|-X_BIT_VALUE     : 89.7% (1423/1586 valid bins)
ILLEGAL_BINS: 3 violations detected

?波形查看技巧?

1. 使用Verdi 2025打開波形：

verdi -ssf bus_cov_waves.shm

2. 調試技巧?：

• 添加data_bus的Radix格式（Hex/Bin）
• 標記覆蓋命中點（Coverage Marker）
• 使用$realtime - 5ns對齊時鐘邊沿

示例二：

// 文件名：data_bus_coverage.sv
`timescale 1ns/1psinterface data_bus_if;logic [31:0] data;logic        valid;logic        ready;
endinterface// 簡單的DUT示例
module dut(data_bus_if bus);always @(posedge bus.valid) begin// 簡單處理：當valid有效時，立即設置readybus.ready <= 1'b1;#10ns bus.ready <= 1'b0;end
endmodule// 覆蓋組定義
class coverage_collector;virtual data_bus_if bus;covergroup data_cg @(posedge bus.valid);// 位寬覆蓋bit_cover: coverpoint bus.data {bins bit_0  = {32'h0000_0001};  // 最低位bins bit_31 = {32'h8000_0000};  // 最高位bins each_bit[] = ([0:31] => 1 << ?); // 每個位單獨覆蓋}// 值域覆蓋value_cover: coverpoint bus.data {bins zero       = {0};bins small      = {[1:100]};bins medium     = {[101:1000]};bins large      = {[1001:$]};bins all_ones   = {32'hFFFF_FFFF};bins power2[]   = (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024);}// 交叉覆蓋cross_bit_value: cross bit_cover, value_cover {ignore_bins ignore = binsof(bit_cover.each_bit) && binsof(value_cover.zero);}endgroupfunction new(virtual data_bus_if bus);this.bus = bus;data_cg = new();endfunction
endclass// 測試平臺
module tb;data_bus_if bus();dut u_dut(bus);coverage_collector cov;initial begincov = new(bus);bus.valid = 0;bus.data  = 0;// 生成隨機測試數據repeat(50) begin@(negedge bus.ready);bus.valid = 1;bus.data  = $urandom_range(0, 32'hFFFF_FFFF);#20ns;bus.valid = 0;#50ns;end// 仿真結束前打印覆蓋率#100ns;$display("\n=== 覆蓋率報告 ===");$display("總覆蓋率: %.2f%%", cov.data_cg.get_inst_coverage());$display("位覆蓋: %.2f%%", cov.data_cg.bit_cover.get_coverage());$display("值域覆蓋: %.2f%%", cov.data_cg.value_cover.get_coverage());$finish;end
endmodule

運行命令（Xcelium xrun）：

xrun -64bit -access +rwc -coverage all data_bus_coverage.sv \-waveargs "fsdb +all=on" \-covfile cov.ccf \-covoverwrite \-nowarn UEXPSC

示例三：

// data_bus_coverage.sv
module tb;logic clk = 0;logic [31:0] data_bus;logic data_valid;// 定義覆蓋組covergroup cg_data_bus @(posedge clk);option.per_instance = 1;// 位寬覆蓋：檢查各bit位變化bit_coverage: coverpoint data_bus {bins bit_toggle[32] = {[0:1]} foreach(data_bus[i]);}// 值域覆蓋：重點場景覆蓋value_coverage: coverpoint data_bus {// 基礎場景bins all_zero = {32'h0000_0000};bins all_ones = {32'hFFFF_FFFF};// 邊界場景bins lower_half = {[32'h0000_0000:32'h0000_FFFF]};bins upper_half = {[32'hFFFF_0000:32'hFFFF_FFFF]};// 字節變化場景bins byte_pattern[4] = {[32'h0000_00FF:32'hFF00_0000]} with (item & 32'hFF00_0000 >> (8*i));// 特殊模式bins walking_1 = (32'b1 << 31) =>>> (32'b1);bins walking_0 = (32'b0 << 31) =>>> (32'b0);}// 交叉覆蓋：有效信號與數據組合valid_x_value: cross data_valid, value_coverage {ignore_bins invalid = !data_valid;}endgroup// 實例化覆蓋組cg_data_bus cg_inst = new();// 時鐘生成always #5 clk = ~clk;// 測試數據生成initial begin$dumpfile("waves.vcd");$dumpvars(0, tb);// 初始化data_valid = 0;data_bus = 0;// 測試場景forkbegin // 場景1：基礎模式#10;data_valid = 1;data_bus = 32'h0000_0000; // all zero#10;data_bus = 32'hFFFF_FFFF; // all ones#10;data_valid = 0;endbegin // 場景2：邊界值測試#30;data_valid = 1;data_bus = 32'h0000_FFFF; // lower half max#10;data_bus = 32'hFFFF_0000; // upper half min#10;data_valid = 0;endbegin // 場景3：隨機測試#50;data_valid = 1;repeat(10) begindata_bus = $urandom();#10;enddata_valid = 0;endbegin // 場景4：特殊模式#100;data_valid = 1;// Walking 1for(int i=0; i<32; i++) begindata_bus = 32'b1 << i;#10;end// Walking 0for(int i=0; i<32; i++) begindata_bus = ~(32'b1 << i);#10;enddata_valid = 0;endjoin#200;$display("覆蓋率報告：");$display("位寬覆蓋：%.2f%%", cg_inst.bit_coverage.get_inst_coverage());$display("值域覆蓋：%.2f%%", cg_inst.value_coverage.get_inst_coverage());$finish;end
endmodule

仿真與覆蓋率分析

1. 執行命令

xrun -coverage all data_bus_coverage.sv

2. 預期日志輸出

覆蓋率報告：
位寬覆蓋：98.44%
值域覆蓋：95.31%

3. 波形查看重點

時間(ns) | 信號變化
-------------------
10       | data_valid=1, data_bus=0
20       | data_bus=FFFF_FFFF
30       | data_valid=0
40       | data_valid=1, data_bus=0000_FFFF 
50       | data_bus=FFFF_0000
...      | 隨機數據段
100      | Walking 1模式開始
1320     | Walking 0模式開始

覆蓋點詳細說明

1. 位寬覆蓋（bit_coverage）

• ?實現原理：為每個bit位創建獨立的分箱
• ?驗證目標：確保每個bit位都有0→1和1→0的變化
• ?檢查方法：

    bins bit_toggle[32] = {[0:1]} foreach(data_bus[i]);

2. 值域覆蓋（value_coverage）

• ?關鍵分箱：

    1. 全零/全一模式2. 高低16位邊界3. 單字節變化模式4. Walking 1/0模式

3. 交叉覆蓋（valid_x_value）

• ?驗證目標：確保只有data_valid有效時的數據被采樣
• ?實現方式：

    ignore_bins invalid = !data_valid;

覆蓋率提升技巧

1. 缺失覆蓋分析

// 檢查未覆蓋的分箱
if (cg_inst.value_coverage.get_coverage() < 100) begin$display("未覆蓋分箱：");cg_inst.value_coverage.get_inst_coverage_detail();
end

2. 定向測試用例

// 補充測試單字節模式
data_bus = 32'hA5A5_A5A5;  // 交替模式
data_bus = 32'h1234_5678;  // 連續遞增值

3. 約束隨機測試

// 使用隨機化生成邊界值
constraint edge_cases {data_bus inside {32'h0000_0000, 32'hFFFF_FFFF,32'h7FFF_FFFF, 32'h8000_0000};
}

常見錯誤排查

1. 分箱過多導致覆蓋不全

• ?問題現象：值域覆蓋始終低于預期
• ?解決方案：合并相似分箱

    bins common_values = {[0:100], [1000:2000]};

2. 采樣時機錯誤

• ?錯誤示例：在總線不穩定時采樣
• ?正確做法：添加采樣條件

    covergroup cg_data_bus @(posedge clk iff data_valid);

3. 交叉覆蓋組合爆炸

• ?優化方法：使用條件篩選

    cross valid, data {bins valid_high = (valid == 1) => data;}

示例四：

// 文件名：bus_coverage.sv
module bus_coverage;bit         clk;            // 時鐘信號logic [31:0] data_bus;      // 32位數據總線bit         data_valid;     // 數據有效標志// ==============================================// 覆蓋組定義：監控數據總線的位寬和值域// ==============================================covergroup data_bus_cg @(posedge clk iff data_valid);// ----------------------------// 位寬覆蓋：檢查特定比特位是否被置1// ----------------------------bit_coverage: coverpoint data_bus {bins bit0_set = {32'h00000001};   // 僅第0位為1bins bit31_set = {32'h80000000};  // 僅第31位為1bins middle_bits = {[32'h0000_0002 : 32'h7FFF_FFFE]}; // 中間位變化}// ----------------------------// 值域覆蓋：分區間統計// ----------------------------value_coverage: coverpoint data_bus {// 特殊值bins all_zero = {32'h0000_0000};bins all_ones = {32'hFFFF_FFFF};// 邊界值bins min_val  = {32'h8000_0000};  // 最小值（有符號）bins max_val  = {32'h7FFF_FFFF};  // 最大值（有符號）// 區間分箱bins low_range  = {[0    : 1000]};bins mid_range  = {[1001 : 1_000_000]};bins high_range = {[1_000_001 : 32'h7FFF_FFFF]};}// ----------------------------// 交叉覆蓋：位寬與值域的交互// ----------------------------bit_x_value: cross bit_coverage, value_coverage {// 忽略無意義的組合（例如全0與bit31_set沖突）ignore_bins invalid = binsof(bit_coverage.bit31_set) && binsof(value_coverage.all_zero);}endgroup// 實例化覆蓋組data_bus_cg cg = new();// ==============================================// 時鐘生成// ==============================================always #5 clk = ~clk;// ==============================================// 測試邏輯：生成數據并觸發采樣// ==============================================initial begin// 初始化data_valid = 0;data_bus   = 0;#10; // 等待時鐘穩定// 生成測試數據$display("========== 開始測試 ==========");repeat(50) begin@(posedge clk);data_valid = 1;// 隨機生成數據，覆蓋不同場景if ($urandom_range(0, 9) < 3) begin// 30%概率生成特殊值case ($urandom_range(0, 3))0: data_bus = 32'h0000_0000;  // 全01: data_bus = 32'hFFFF_FFFF;  // 全12: data_bus = 32'h8000_0000;  // 最小值3: data_bus = 32'h7FFF_FFFF;  // 最大值endcaseend else begin// 70%概率生成隨機值data_bus = $urandom();end$display("[%0t] Data = 0x%08h", $time, data_bus);#1; // 保持數據穩定data_valid = 0;end$display("========== 測試結束 ==========");$finish;end
endmodule

仿真步驟

1. 使用xrun運行仿真并收集覆蓋率

xrun -sv -coverage all bus_coverage.sv +access+r

• coverage all：啟用代碼和功能覆蓋率收集。

• +access+r：生成波形數據庫。

2. 查看仿真日志
   終端輸出示例：

========== 開始測試 ==========
[10] Data = 0x80000000
[20] Data = 0x00000000
[30] Data = 0x7FFFFFFF
...
[250] Data = 0x12345678
========== 測試結束 ==========

3. 查看波形

• 使用SimVision打開生成的波形數據庫（默認名為bus_coverage.shm）。
• 添加以下信號觀察：
  • clk：時鐘信號。
  • data_bus：32位數據總線。
  • data_valid：數據有效標志。

4. 覆蓋率報告解析
   覆蓋組結構

• 位寬覆蓋（bit_coverage）：
  • bit0_set：檢查最低位是否被置1。
  • bit31_set：檢查最高位是否被置1。
  • middle_bits：中間30位是否變化。
• 值域覆蓋（value_coverage）：
  • 特殊值（全0、全1、最小值、最大值）。
  • 區間分箱（低、中、高范圍）。
• 交叉覆蓋（bit_x_value）：
  • 檢查位寬與值域的組合情況。

覆蓋率分析

• 目標覆蓋率：
  • 位寬覆蓋：100%覆蓋bit0_set、bit31_set和middle_bits。
  • 值域覆蓋：100%覆蓋所有特殊值和區間。
• 常見未覆蓋場景：
  • 若測試數據未生成32’h0000_0001（僅最低位置1），則bit0_set未覆蓋。
  • 若未生成32’h8000_0000（最小值），則min_val未覆蓋。

5. 擴展優化
   增加定向測試

// 在測試邏輯中補充定向測試數據
data_bus = 32'h0000_0001; // 確保bit0_set被覆蓋
data_bus = 32'h1234_5678; // 中間位變化示例

使用斷言輔助覆蓋

// 斷言：檢查bit0_set是否被覆蓋
assert property (@(posedge clk) (data_bus == 32'h0000_0001) |-> (cg.bit_coverage.bit0_set.is_covered)else $error("bit0_set未覆蓋!");

6. 常見問題與解決

覆蓋率未達到100%

• 問題：某些特殊值（如全0）未被測試生成。
• 解決：在測試邏輯中增加定向測試用例。

仿真速度慢

• 問題：交叉覆蓋導致組合爆炸。
• 解決：簡化交叉覆蓋或使用ignore_bins。