CN115344332B - 一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设计技术领域，具体涉及一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统，该方法包括：获取所有过程块的输入参数和输出参数；遍历所有过程块，根据是否包含上升沿信号或下降沿信号将过程块分为边沿触发的第一类过程块和非边沿触发的第二类过程块；根据每个过程块的输入参数和输出参数获取过程块的有向图数据，检测过程块的有向图数据，获取包括一个第一类过程块的过程块环路；根据每个过程块环路中所有过程块输入参数和输出参数的交集，获取状态参数；基于过程块环路，遍历包含状态参数的每个过程块，提取状态变化，相对于人工提取和记录的方式，不仅提高工作效率，而且解决了遗漏或错记状态变化的问题，提高提取状态变化的准确性。

Description

一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统

技术领域

本发明涉及电子设计技术领域，具体涉及一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统。

背景技术

有限状态机（finite-state machine，FSM）是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为模型。在芯片设计中，有限状态机（finite-state machine，FSM）的覆盖率是衡量设计验证完备性的一个重要指标。在前端验证中需要验证人员测试用例验证对有限状态机及其可能的状态变化情况进行全面的验证。目前验证人员通过测试用例的测试结果人工识别并记录有限状态机中的哪些状态变化被覆盖，哪些尚未被覆盖，工作量巨大，并且也存在遗漏或者漏记状态变化的风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

本发明一个实施例提供了一种基于有限状态机的状态变化提取方法，所述提取方法包括：

S10，获取所有过程块的输入参数和输出参数。

S20，遍历所有过程块，根据输入参数是否包含上升沿信号或下降沿信号将过程块分为边沿触发的第一类过程块和非边沿触发的第二类过程块。

S30，根据每个过程块的所述输入参数和输出参数获取过程块的有向图数据，检测过程块的有向图数据，获取包括有且仅有一个所述第一类过程块的过程块环路。

S40，根据每个所述过程块环路中所有过程块输入参数和输出参数的交集，获取状态参数。

S50，基于过程块环路，遍历包含所述状态参数的每个过程块，提取每个过程块中的状态变化。

此外，本发明提供了一种基于有限状态机的状态变化提取系统，所述系统包括处理器和非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述基于有限状态机的状态变化提取方法。

本发明具有如下有益效果：

本发明根据过程块之间的输入参数和输出参数之间的交集建立图数据，获取仅包括一个第一类过程块的过程块环路，提取每个过程块环路中所有过程块之间共有的参数得到状态参数，并根据包括状态参数的过程块提取状态变化，相对于目前人工提取和记录的方式，不仅能够提高工作效率，而且解决了遗漏或者错记状态变化的问题，提高了提取状态变化的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为一个实施例所提供的一种提取有限状态机中状态变化的方法流程图；

图2为另一个实施例所提供的一种基于有限状态机的状态变化提取方法流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于有限状态机的状态变化提取方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

实施例一

请参阅图1，其示出了一种提取有限状态机中状态变化的方法流程图，该方法包括：

S100，分别获取第i个过程块P_i的输出参数与其他过程块的输入参数之间的交集，得到过程块间的交集参数。

可以理解的是，在一个程序中可能会包括多个过程块，每个过程块都有敏感信号表达式，该敏感信号表达式包括边沿触发和非边沿触发，边沿触发是指在信号上升沿或者下降沿时执行当前过程块；非边沿触发是指电平触发，其中电平触发可以是单电平触发，也可以是多电平触发。其中电平为过程块的输入参数。

作为一个示例，在verilog语言中，过程块包括always过程块，在always过程块中包括边沿触发的过程块和电平触发的过程块。

需要说明的是，一个过程块的输入参数和输出参数可以包括一个或者多个，过程块的输入参数可以是过程块入口参数的敏感表达式，也可以是条件块的条件输入参数或者赋值输入参数，过程块的输出参数为被赋值参数。由于通过一个过程块实现有限状态机的方式中，该实现有限状态机的单过程块一定是一个由边沿触发的第一类过程块。其中第一类过程块中包括条件块和赋值语句，其中条件块包括if块和case块，通过条件块判断当前输入的状态，通过赋值语句实现与下一状态的状态转换。而对于电平触发的单过程块，或者单过程块为第一类过程块且过程块内仅包括直接赋值模块，这两类也都并非是实现状态机的过程块。

作为一种实施例，过程块P_i的输入参数的获取步骤包括：

S120，获取过程块P_i的入口参数以及P_i内部的条件输入参数和赋值输入参数。

其中，过程块P_i的入口参数为敏感信号表达，可以为上升沿信号或下降沿信号、也可以为电平触发的信号参数。

可选的，条件输入参数的获取步骤为：遍历过程块P_i内部的所有条件块，获取条件块中的条件输入参数。条件块包括if条件块和case多分支条件块等，在if条件块中条件表达式为条件输入参数，在case条件块中敏感表达式为条件输入参数。

可选的，赋值输入参数的获取步骤为：遍历过程块P_i内部的所有赋值语句，将赋值语句的赋值参数标记为赋值输入参数，将赋值语句的被赋值变量标记为赋值输出参数。可以理解的是，赋值语句中赋值符号的左侧为被赋值参数，也即为赋值输出参数，右侧为赋值参数，也即为赋值输入参数，将赋值参数赋值给被赋值参数。在有限状态机中，常用的赋值语句是将参数值赋值给状态参数。

S140，分别检测条件输入参数和赋值输入参数是否用于条件块，将入口参数、以及用于条件块中的条件输入参数和/或赋值输入参数分别标记为过程块的输入参数。

步骤S120-S140能够得到过程块的H个输入参数，其中H大于0。

作为一种实施例，过程块P_i的输出参数的获取步骤包括：

S101，提取条件块中赋值语句中的被赋值变量，得到过程块的输出参数。

通过该步骤能够得到Q个输出参数，其中Q大于0。

S200，当过程块间的交集参数为空且第i个过程块P_i为第一类过程块时，分别获取第i个过程块P_i的输出参数与自身的输入参数的交集，得到过程块自身的交集参数，其中所述第一类过程块为边沿触发的过程块；在自身的交集参数不为空时，所述过程块P_i为自循环过程块。

其中，过程块P_i的输出参数与自身的输入参数可以是一个也可以是多个。

可以理解的是，输出参数与输入参数的交集为空，说明输出参数和输入参数之间没有共同的参数，若交集不为空，说明有共同的参数。

作为一种实施例，判断过程块P_i是否为第一类过程块的步骤是在将所述交集参数提取为有限状态机的状态参数的步骤之前的任何一个步骤。可选的，判断过程块P_i是否为第一类过程块的步骤可以在步骤S120之后，也可以在S120之后且S140之前，也可以在步骤S140之后，还可以是在步骤S200中获取交集之后。优选的，判断过程块P_i是否为第一类过程块的步骤在S120之后且S140之前。

作为一种实施例，判断过程块P_i是否为第一类过程块的步骤为：判断过程块的入口参数是否为上升沿信号或下降沿信号，若是，则为第一类过程块。

可以理解的是，过程块的输入参数和输出参数可以是一个，也可以是多个。自循环的输入参数和输出参数可以是完全相交，也可以是部分相交。

作为一个示例，第一个过程块的输入参数为{V1,V2}，输出参数为{V1}；且第一个过程块为边沿触发的第一类过程块，第一个过程块的输出为自身的输入，因此该过程块自身形成了一个自循环过程块。

S300，判断过程块自身的交集参数是否为条件输入参数，当交集参数属于条件输入参数时，将属于条件输入参数的交集参数提取为有限状态机的状态参数；其中，条件输入参数为所述自循环过程块中任意一个条件块的条件表达式或者敏感表达式。

其中，根据交集参数为条件输入参数确定状态参数，能够滤除掉在单进程循环中仅包括直接赋值模块的过程块，直接赋值模块包括满足条件仅执行自增、自减或者其他直接赋值的操作，在赋值前后也能够实现状态的改变，但是该状态的改变不同于有限状态机根据边沿触发并依据当前状态转换为下一状态的特征。

其中，交集参数可以为一个参数，也可以是多个参数。

作为一种实施例，若所述交集参数大于1，则分别判断每个交集参数是否为条件输入参数，在过程块P_i为第一类过程块且交集参数属于条件输入参数时，将属于条件输入参数的交集参数提取为状态参数。

S400，遍历包含状态参数的每个自循环过程块，提取每个自循环过程块中的状态变化。

需要说明的是，包含状态参数的自循环过程块为实现有限状态机的过程块。

其中，提取状态变化的步骤包括：

S420，基于包含状态参数的自循环过程块，当条件块中条件输入参数属于状态参数时，所述条件输入参数的参数值为条件状态。

作为一个示例，条件块case(state)中state为状态参数，而状态参数的取值可以是00、01、11和10，其中00表示IDLE状态，01表示READ状态，11表示DLY状态和10表示DONE状态，状态参数state的取值不同其所表示的状态不同。当前state的取值为01时，则此时所提取到的条件输入参数的参数值为01，01所代表的状态为ready，此时将01标记为条件状态。

S440，当包含条件状态的条件块中，赋值语句的赋值输出参数属于状态参数时，所述赋值输出参数为当前状态。

作为一个示例，对于包含条件状态的条件块，通过赋值语句实现状态转移，在条件状态为01时，将11赋值给state。此时所提取出来的赋值输出参数为下一个状态的参数值，该参数值11为状态转移后的DLY状态。

S460，根据条件状态和当前状态提取状态变化，其中，条件状态为状态转移前的状态，当前状态为状态转移后的状态。

作为一个示例，提取出的状态变化为：由ready状态变化到DLY状态。

综上所述，本发明实施例提供了一种提取有限状态机中状态变化的方法，该方法在当前过程块的输出参数与其他过程块的输入参数之间无交集且与自身的输入参数有交集，并且当前过程块为第一类过程块时，将当前过程块的输出参数和输入参数的交集参数提取有限状态机的状态参数，根据该状态参数提取有限状态机的状态变化，该方法能够有效的提取单过程块中所包含的有限状态机的状态变化，提取出的状态变化方便后续记录并计算功能覆盖率。通过提取过程块中所包含的有限状态机的状态参数，并根据状态参数提取状态的方式，不仅能够提高提取状态变化的效率，而且能够防止由于人工提取导致遗漏或者错记状态变化的问题，提高了提取状态变化的准确率。

基于与上述方法实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种提取有限状态机中状态变化的系统，所述系统包括处理器和非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述任意一个实施例所提供的所述的一种提取有限状态机中状态变化的方法。其中一种提取有限状态机中状态变化的方法已经在上述实施例中进行了详细说明，不再赘述。

需要说明的是，实施例一适用于通过一个过程块实现有限状态机的情况，但是，在一些应用场景中，可能需要通过至少两个过程块实现有限状态机，基于此类场景，进一步提出了实施例二。

实施例二

请参阅图2，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于有限状态机的状态变化提取方法流程图，该提取方法包括：

S10，获取所有过程块的输入参数和输出参数；

其中，获取每个过程块的输入参数和输出参数的步骤与实施例一相同，请参阅实施例一中的相关描述，不再赘述。

作为一个优选实施例，S10包括：

S12，对于每个过程块，获取过程块的入口参数以及内部的条件输入参数和赋值输入参数。

S14，分别检测条件输入参数和赋值输入参数是否用于条件块，将入口参数、以及用于条件块中的条件输入参数和/或赋值输入参数标记为过程块的输入参数。

S16，将赋值语句中的被赋值变量标记为过程块的输出参数。

S20，遍历所有过程块，根据输入参数是否含有上升沿信号或下降沿信号将过程块分为边沿触发的第一类过程块和非边沿触发的第二类过程块。

S30，根据每个过程块的输入参数和输出参数获取过程块的有向图数据，检测过程块的有向图数据获取包括有且仅有一个第一类过程块的过程块环路。

可以理解的是，实现有限状态机的多个过程块之间需要有参数的传递，构成一个整体逻辑，通过边沿触发并在满足一定条件的情况下切换状态，形成一个循环。也即有限状态机包括多个形成环路的过程块，且环路中有且仅有一个第一类过程块。而包括两个以上的第一类过程块的环路，或者全部为第二类过程块的环路都不是实现状态机的过程块。

优选的，过程块的有向图数据的获取步骤包括：对于每个过程块的输出参数，查找其他过程块的输入参数是否与其存在交集，得到过程块的有向图数据。

可以理解的是，过程块的输入参数和输出参数可以是一个，也可以是多个；输出参数和输入参数之间的交集可以是完全相交，也可以是部分相交。

具体的，基于第i个过程块P_i的输出参数O_i，查找到第j个过程块P_j的输入参数与O_i存在交集，说明第i个过程块P_i的输出参数O_i与第j个过程块P_j的输入参数相同或者部分相同，数据的流向是第i个过程块P_i全部或者部分流向第j个过程块P_j。

作为一种实施例，过程块的有向图数据可以是以过程块为顶点，以输入参数和输出参数为边的有向图。可选的，过程块的有向图数据还可以是邻接表或者邻接矩阵。

作为一种实施例，过程块环路的获取步骤包括：

S32，对于有向图数据中的每个过程块，使用图搜索算法遍历图形路径，得到所有过程块的路径。

可选的，图搜索算法为深度优先搜索DFS(Depth-first search)或者广度优先搜索BFS (Breadth-first search)。

优选的，图搜索算法为深度优先搜索，其中深度优先搜索DFS是以有向图数据中的每个过程块为顶点，首先访问第k个顶点，依次从第k个顶点的未被访问的邻接点出发，对图进行深度优先遍历，直至图中和第k个顶点有相通路径的顶点都被访问。若有未被访问的顶点，则从一个未被访问的顶点出发，重新进行深度优先遍历，直至图中所有顶点都被访问，得到每个过程块对应的路径。

S34，在路径中包括一个第一类过程块时，保留过程块的路径。

其中，有限状态机相关的过程块为有且仅有一个边沿触发的过程块路径，有两个或者两个以上的边沿触发的过程块路径以及没有边沿触发的过程块路径均不属于有限状态机的过程块。

S36，对于每个过程块，基于保留的过程块路径，查找得到N个过程块环路。

其中，过程块环路是指过程块之间通过输出参数和输入参数构成一个环路。

作为一个示例，第一个过程块的输入参数为{V1,V2,V3}，输出参数为{V1,V2}；第二个过程块的输入参数为{V1,V2}，输出参数为{V1,V3}；第三个过程块的输入参数为{V1,V3}，输出参数为{V1,V2,V3}；其中第一个过程块为边沿触发的第一类过程块且第二个过程块和第三个过程块为非边沿触发的第二类过程块，第一个过程块、第二个过程块和第三个过程块的输出和输入之间存在交集，因此三个过程块能够形成一个环路。

S40，根据每个过程块环路中所有过程块输入参数和输出参数的交集，获取有限状态机的状态参数。

作为一个示例，对于由第一个过程块、第二个过程块和第三个过程块构成的过程块环路，其中第一个过程块的输入参数为{V1,V2,V3}，输出参数为{V1,V2}；第二个过程块的输入参数为{V1,V2}，输出参数为{V1,V3}；第三个过程块的输入参数为{V1,V3}，输出参数为{V1,V2,V3}；该过程块环路中所有过程块输入参数和输出参数的交集为V1，因此状态参数为V1。

S50，基于过程块环路，遍历包含状态参数的每个过程块，提取每个过程块中的状态变化。

作为一种实施例，提取每个过程块中状态参数之间的状态变化的步骤包括：

S52，基于包含状态参数的每个过程块，当条件块中条件输入参数属于状态参数时，提取条件输入参数的参数值并标记为条件状态。

S54，当包含条件状态的条件块中，赋值语句的赋值输出参数属于状态参数时，提取赋值输出参数并标记为当前状态。

S56，根据条件状态和当前状态提取状态变化，其中，条件状态为状态转移前的状态，当前状态为状态转移后的状态。

综上所述，本发明实施例提供了一种基于有限状态机的状态变化提取方法，该方法通过提取所有过程块的输入参数和输出参数，按照输入参数是否包含上升沿信号或者下降沿信号将过程块分为第一类过程块和第二类过程块，并根据过程块之间的输入参数和输出参数之间的交集建立图数据，获取仅包括一个第一类过程块的过程块环路，提取每个过程块环路中所有过程块之间共有的参数得到状态参数，并根据包括状态参数的过程块提取状态变化，相对于目前人工提取和记录的方式，不仅能够提高工作效率，而且解决了遗漏或者错记状态变化的问题，提高了提取状态变化的准确性。

基于与上述方法实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于有限状态机的状态变化提取系统，所述系统包括处理器和非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述任意一个实施例所提供的所述的一种基于有限状态机的状态变化提取方法。其中一种基于有限状态机的状态变化提取方法已经在上述实施例中进行了详细说明，不再赘述。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于有限状态机的状态变化提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：

S10，获取所有过程块的输入参数和输出参数；

S20，遍历所有过程块，根据输入参数是否包含上升沿信号或下降沿信号将过程块分为边沿触发的第一类过程块和非边沿触发的第二类过程块；

S30，根据每个过程块的所述输入参数和输出参数获取过程块的有向图数据，检测过程块的有向图数据，获取包括有且仅有一个所述第一类过程块的过程块环路；

S40，根据每个所述过程块环路中所有过程块输入参数和输出参数的交集，获取状态参数；

S50，基于过程块环路，遍历包含所述状态参数的每个过程块，提取每个过程块中的状态变化。

2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，S10包括：

S12，对于每个过程块，获取过程块的入口参数以及内部的条件输入参数和赋值输入参数；

S14，分别检测条件输入参数和赋值输入参数是否用于条件块，将入口参数、以及用于条件块中的条件输入参数和/或赋值输入参数标记为过程块的输入参数；

S16，将赋值语句中的被赋值变量标记为过程块的输出参数。

3.根据权利要求2所述的提取方法，其特征在于，条件输入参数的获取步骤为：遍历所有条件块，获取条件块中的条件输入参数。

4.根据权利要求2所述的提取方法，其特征在于，赋值输入参数的获取步骤为：遍历所有赋值语句，将赋值语句的赋值参数标记为赋值输入参数。

5.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述S30包括：

S32，对于有向图数据中的每个过程块，利用图搜索算法遍历图形路径，得到所有过程块的路径；

S34，当过程块的路径中包括一个第一类过程块时，保留过程块的路径；

S36，对于每个过程块，基于保留的过程块路径，查找得到N个过程块环路。

6.根据权利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述图搜索算法为深度优先搜索DFS或者广度优先搜索BFS。

7.根据权利要求5所述的提取方法，其特征在于，过程块的有向图数据是以过程块为顶点，以输入参数和输出参数为边的有向图。

8.根据权利要求5所述的提取方法，其特征在于，过程块的有向图数据为邻接表或者邻接矩阵。

9.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，S50包括：

S52，基于包含状态参数的每个过程块，当条件块中条件输入参数属于状态参数时，提取条件输入参数的参数值并标记为条件状态；

S54，当包含条件状态的条件块中，赋值语句的赋值输出参数属于状态参数时，提取赋值输出参数并标记为当前状态；

S56，根据条件状态和当前状态提取状态变化，其中，条件状态为状态转移前的状态，当前状态为状态转移后的状态。

10.一种基于有限状态机的状态变化提取系统，其特征在于，所述系统包括处理器和非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现权利要求1-9任意一项所述的提取方法。

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