[发明专利]一种基于扩展状态机图的测试用例自动产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于扩展状态机图的测试用例自动产生方法，属于集成电路功能验证的技术领域。

背景技术

现有的集成电路功能验证方法主要通过限制性随机验证完成大部分应用场景的模拟。对于很难在随机情况中产生的边角情况由验证工程师手工编写，并通过原有的验证平台加载到被测设计中，这时边角情况种类的完全性、产生的复杂度、与现有验证平台的兼容性都直接影响到了验证成本。

验证工程师会根据状态机的状态点和状态之间的转移功能是否被覆盖到来决定手工编写的测试案例的内容，以达到两者覆盖率的完整。状态机图中只标注了状态和其之间的转移连线，状态内部的各种情况没有进行图形标注，致使边角情况的制造困难。

在状态机图上的遍历研究中，最优解的查找往往比较复杂，根据功能验证的特性，少量的重复减少大量的计算是更实用的方案。而且仅对简单的状态的遍历，对其他覆盖率指标和一些边角情况的功能测点效果不明显。

随机加手工的方法产生的测试用例集合整体效率并不高，因为其中测试用例的针对性不强，对某些覆盖的重复测试过多，影响相同覆盖率下仿真软件的运行时间。为解决高覆盖率且高效的测试用例的产生问题，甚至是对于某些指标的全覆盖率和最高效问题，本专利将提出一种扩展的状态机模型，配以低复杂度的遍历方法和测试用例产生方法，完成高效高覆盖率测试用例的自动产生。

现有根据状态序列产生测试信号的方法，仅考虑当前运行周期输入信号对状态转移的影响，对复杂状态机，特别是由内部变量引起的状态转移，现有方法无法满足。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种扩展的状态机图及其构建方法，在此基础上提供对应的遍历方法和测试用例的自动生成方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种扩展的状态机图及其构建方法：

1.状态集合、状态转移集合、状态转移条件集合分别用带有状态名的圆圈、带箭头的曲线、曲线上转移条件的文字表示。

2.收集并分类每个状态中涉及的输入信号、内部变量、输出信号、输出函数。

3.对于每个状态中的每个输出函数，收集和记录实现该输出函数对输入信号和内部变量的要求，以及该输出函数输出时所影响的内部变量与输出信号。

4.将每个状态中的每个输出函数，按照输出后的下一状态分类。即该状态的状态扇出数目为输出函数的分类数目。

5.在每个状态圆圈中，构建影响输出函数选择，由输入信号和内部变量取值约束构成的，具有优先级先后顺序的路径图。

进一步地，状态圆圈中的路径图，其特征在于，每个状态有几种下一状态，就有几个路径终点，即该状态的状态扇出数。该路径图上的每一条路径都由一个统一的起点出发，路经该状态所有输入信号和内部变量，最后汇聚到这几个终点中的一个上，形成一条完整的路径。该起点由该状态的扇入状态转移曲线的终点汇合而成。每一条连接到终点的路径都对应着一种输出函数的选择。从起点走到终点的一条完整路径，表示了如果要走到最后连接终点的线路所表示的输出函数，需要经过一路上各相关输入信号和内部变量的约束，随后通过终点对应的状态转移曲线，进入下一个状态。

更进一步地，状态圆圈中的路径图，其特征在于，在路径上标注通过该路径时对输入信号和内部变量相关的约束条件，包括与多个信号或多个变量相关的组合约束条件，并且同一条路径上相同的约束条件可以合并。同一个状态圆圈中的各输出函数的选取条件可能会存在重叠，根据设计中判断输出函数选择的实际判断条件的优先级从上到下排列，高优先级的选择条件自动从低优先级的选择条件中减掉，使每条完整路径上的约束条件不会重叠。

在扩展的状态机图上遍历的方法：

1)计算并保存状态机图上任意一个状态到另一个状态中间经过的最少状态路径，即任意两状态间的最短路径。从一个状态到另一个状态，如果是不可达的，最短路径则为无限大。进入第二步。

2)如果从复位后的初始状态存在到某一个状态的最短路径是不可达，停止该方法，打印状态机设计错误信息，否则进入第三步。

3)统计每一个状态到其每种下一个状态可能通过的路径图中的路径种类。并将种类数标记在该状态到其下一状态的状态转移连线上。

4)创建一条路径，增加到遍历路径集合中，以复位后的初始状态节点作为起始节点，进入第5步。