《自动化测试趋势展望》对影响测试和测量行业的关键技术和方法进行了全面的介绍。我们发现测试工程师和管理人员所面临的最大挑战之一是需要不断跟上目前最新的测试发展趋势。NI能够全面了解技术发展趋势，并与许多行业的公司有业务来往，这样就使我们在测试和测量市场中占有独特的优势。这种视野使我们能够成为许多主要客户在判断行业发展趋势和最佳实践上的战略合作伙伴。我们针对2012年突出了未来1-3年内可能显著影响自动化测试行业的五大趋势。

一、测试组织的最优化

没有人可以预测未来。幸运的是，我们可以抢先了解相关的影响因素。在经济形式动荡的情况下，很多公司都开始小心评估未来的机遇，取得竞争的优势，进而提高自己的盈利和客户的忠诚度。为了取得竞争的优势，它们采取诸多常见的企业提升策略，例如Six Sigma、Lean Manufacturing、Capability Maturity Model Integration （CMMI）、Agile Product Development等。另外，企业还提升及策略性的利用结构内部的支持功能，以在市场中脱颖而出。

举例来说，信息技术（IT）的角色在过去的20年中发生了很大的变化。IT本来只是提供标准的运算支持，资料储存，标准任务自动化等辅助功能。而在行业领导的组织中，IT却是优化商业运营（LOB）程序的关键因素，并可以协助决策者们对公司的核心业务作出即时的决定。IT策略的重要性，已由Chief Information Officer（CIO）杂志的2010 State of the CIO Survey所证实，统计显示有70%的首席信息官员（CIO）已经加入了公司执行委员会。

与IT类似，产品测试在过去也被视为开发与制造流程中的辅助阶段，人们往往只投入所需要的开发成本。

很多公司都愿意在产品研发和销售阶段等占有“战略性意义”的过程中投入大量的成本。这样就会使得测试部门无法满足业务需求，如果实际产品需要的测试技术无法达到，那么过期的测试技术就会成为组织发展的瓶颈。但最近的研究表明，测试步骤可以检验产品的性能，缩短开发的时间，提升产品的品质与稳定性，降低退货率，是至关重要且需要得到重视的。

美国的三角研究院（Research Triangle Institute）于2002年对国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）展开了一项调查，想了解软件测试不足对美国汽车与航空行业的影响。调查结果显示，使用不合理的测试对整个行业造成了14.7亿美元的损失。另外，根据2004年对NASA Johnson Space Center研究人员所进行的调查显示，“生产期间发现产品缺陷”造成的损失，往往是“设计期间发现产品缺陷”造成的损失的21-78倍。这两项研究足以说明了应该在设计期间就加强测试工作，由此可以大幅度降低弥补缺陷付出的代价。测试工作能于产品开发期间就找出缺陷并搜集资料进一步改善产品的设计或程序，为企业带来最大的收益。

为了将测试组织转变为企业的战略资产，必须经过长期的阶段规划。

电子制造业的新趋势是依靠产品测试能力实现强大的市场竞争力。这个趋势已经使测试工程从先前纯粹的成本考虑转变成了策略优势的考量。NI最近对测试工程主管的调查问卷也证实了此项转变；这些主管在未来的1-2年内的首要目标，就是重新对测试组织的结构进行调整以提升效率。如果能实现这项策略，就可以降低成本，并加速产品上市时间，减少对公司资本的影响。研究同时也提出了理想的测试策略：测试部门需要提供贯穿产品生命周期的测试方案。测试机构将开发标准的测试架构，以实现重复使用元件，利用动态资源，系统性地管理 /分析企业资料，以求为公司带来业务的提升。

根据NI的调查，此转换过程一般需要三到五年才能真正展现出效益；所以必须先拟定长期策略才能落实此转变过程。公司若要转变测试组织，就一定要经过4个成熟的阶段：适应、反应、主动、最优。而各个阶段均涉及了人员、程序、技术等要素。必须先有合适的人选才能开发/维护完整的测试策略。此外，需要改善流程，才能简化测试开发程序，并于产品开发期间重复使用。最后就是随时留意并整合最新的技术，以提高系统性能并降低成本。

这种转换过程必须让“纯粹的辅助性”转变为“开发创新功能并能结合现有的作业”。测试行业目前仍处于初期的转换过程。IBM在其2010年全球科技展望中，就以IT行业作为外部比较基准，它们指出：高效率的公司如果可以战略性地转换IT组织 /部门，那么现有的专案可能只需要60%的IT预算，剩下的40%则可以用于创新研发。如果采用以前的业务模型，则大约需要85/15的预算比例。测试行业也极为相似。领导厂商必须整合其测试部门，并让其他战略性部门能享受到创新工作的效益，才能切实保证竞争优势。

一旦测试工程组织成为了战略性的资产，就可以马上搭建标准的测试平台、开发有价值的测试知识产权、提供更高效率的生产力、减小运营成本、满足核心业务的需求，进而持续实现更高的产品质量、边际效益和更快的上市时间。

二、设计流程中的测量和仿真

对当前的研发部门来说，缩短产品开发周期一直以来都是其首要任务。特别是汽车与航空行业，要缩短开发时间，方法之一就是同时进行设计与测试；通常这种模式以V-diagram产品开发模型表示。这些行业的最终产品，往往是具有高复杂度的“系统中的系统”。V-diagram左边为“设计”阶段，右边为“测试”阶段。V-diagram背后的概念，就是在开发出完整系统之前，先进行初步的测试、检验子系统以达到更高的效率。只要是需要对环境进行精确监控的行业，就常常可以见到类似V-diagram同步设计 /测试的开发方法，而且目前已经有其它类型的装置或行业也在逐步采用相关的案例。以半导体和消费性电子产品业为例，其短暂的产品使用周期与不断提高的产品复杂度，都对缩短产品开发时间提出了更高的要求。

麦肯锡（McKinsey）公司针对无晶圆厂半导体的设计流程进行的问卷调查显示，半导体行业的产品生命周期与产品开发时间之间的比率大概只有汽车产业的1/3。同一份麦肯锡的问卷研究也指出，半导体新设计的平均开发时间约为19个月，因此，研究人员归纳出研发完整度（R&D Excellence）是主要的影响因素。

基于商业需求，产品开发过程中必须更加重视研发完整度，因此，电子行业已经越来越向着设计与测试并行发展。而为了强化这样的实例，需要提高电子设计自动化（EDA）仿真软件与测试软件之间的连接。

1、设计流程中的软件

要了解仿真软件在产品设计流程中的角色，必须首先了解软件在产品开发周期的设计与测试阶段各有什么作用。在初期的设计 /仿真阶段，EDA软件可以针对待仿真产品的物理或电气行为建立模型。EDA软件基本上属于公用程序，即根据一系列输入，通过数学模型而反映待测设备（DUT）的输出，再将相关测量的结果提供给设计工程师作为参考。

而在产品开发的检验 /认证阶段，软件使用的条件有少许的不同，即在实际的原型上实现自动化测量。但检验 /认证阶段所需要的测量算法，也与EDA软件工具所使用的算法相同；这一点则和设计 /模拟阶段类似。

目前的EDA软件的新兴功能，就是实现EDA软件与测试软件的通讯，提高软件连接功能。更进一步的解释，这种连接功能就是要让：
（1）现有的EDA软件环境可以驱动测量软件。
（2）测量自动化环境可以自动化地控制EDA设计环境。

连接设计与测试软件环境的优点之一，就是于设计程序的初期就提供更丰富的测量算法。而工程师不仅可以于设计初期进一步了解自己的设计，其仿真运行也能整合检验 /认证程序所取得的资料。

优点之二，则是可以让测试工程师在设计程序过程中加速开发有用的测试程序代码，以缩短复杂产品的上市时间。

2、使用EDA软件实现更多元的测量

EDA软件与测试软件连接，可以实现更多元的测量功能，进而改善设计流程。基本上，EDA工具将通过行为模型来预测新设计的运行性能。可惜的是，模型验证与最终产品的检验准则大不相同，因此难以将仿真与测量的资料相互整合。目前一个明显的发展趋势是使用通用的软件链来完成从设计到测试的工作，这样可以让工程师尽早地将测量融入到设计流程中。

例如，设计一个移动电话的多模式 RF功率放大器。这种元件的传统设计方式，是使用RF EDA工具，通过EDA环境，工程师一般可以通过仿真操作来取得RF的特性参数，如效率、增益、1dB压缩点。但最终产品所必须满足更多的 RF测量准则，而这些测量准则又是专为移动电话标准（如GSM/EDGE、WCDMA、LTE）所建立的。

一直以来，因为测量的复杂度，一般需要实际的DUT测量才能实现LTE、EVM或者ACLR等测量准则的验证。但现在由于可以连接 EDA软件与自动化软件，工程师可以在仿真装置上搭建EDA环境，进而使用完整的测量算法。也正因为如此，在设计初期就可以找出复杂产品或系统相关的问题，也就等于缩短了设计周期。

3、通过模型完成并行测试开发

整合设计与测试实践的第二个趋势，就是利用EDA所生成的行为模型，加速产品开发的检验 /验证，并开发测试软件。在此之前，影响产品设计程序效率的原因之一就是特定产品的测试程序代码开发缓慢，甚至等到首次测试实验原型之后才能完成。为了加快程序开发进度，可以在特性描述或者开发测试程序代码时，使用软件原型代替DUT使用。使用这种方式，可以在产品设计期间就同时地开发特性描述与生产测试软件，进而缩短产品上市时间。

例如，Medtronic医疗产品公司最近就针对心率调节器选用了这种设计方式。通过特殊设计的新软件套件，连接了Mentor Graphics EDA环境与NI LabVIEW软件。连接软件环境以后，工程师可以在制作实际硬件之前就开发出测试平台。通过这种设计方式达到的并行机制，让工程师能够缩短产品的上市时间。

在提高工程设计完整度的过程中，整合设计和测试环节将显得越来越重要。由于EDA与测试软件之间的关系越来越紧密，工程师将在未来的几年内更有效地利用EDA软件，以获取更完整的仿真操作，并使用EDA仿真功能来优化验证与生产测试的流程。

三、PCI Express外部接口

自从1960年GPIB技术问世以来，自动化测试系统就开始依赖PC来集中控制各个仪器硬件设备，实现自动测试。PC有多种规格，如台式机、工作站、工业级/嵌入式系统等，都可以满足上述的需求。当然，相应的就有多种数据总线，如USB、PCI、GPIB、PCI Express、Serial、以太网等等，都可以让自动化测试系统连接到硬件仪器上。就因为PC在自动化测试系统中扮演着重要的角色，所以测试与测量行业必须随着PC技术的发展而开发新的技术，以在降低测试成本的同时提升系统的功能与性能。

在过去的10年中，PC在各个方面都发生了巨大的变化。正如摩尔定律所预测的，CPU的处理性能在10年内提高了75倍。除了处理性能的大幅提高以外，串行通讯接口与并行通讯接口也在蓬勃发展。PCI Express已经取代了PCI、AT、ISA而成为系统内部预置的数据总线，让CPU可以连接到周边的外设。PCI Special Interest Group（PCI-SIG）作为PCI规范的管理机构，于2004年发布PCI Express规范，又于2011年11月宣布全球市场上已经售出240亿个通道，更确立了PCI Express的普及度。同样的，对于外部接口来说，如USB与以太网等串行总线也取代了SCSI以及其它并行的数据总线。

In-Stat于2010年发布的市场研究报告预测，支持USB规范的设备将于2012年出货超40亿组。

又如，Wi-FI与蓝牙的无线通讯标准，也已经快速成长为电脑的默认外部接口配置。

被多种不同配置采用的PCI Express总线，很可能成为自动化测试的数据接口。PCI Express拥有大数据带宽和低延时的优点，已经成为了所有PC上的必备元件。PCI Express可以在系统中连接本地设备，也可以连接周边外设，这使得系统总线与接口总线的界线变得模糊，并且完全有可能最后两者之间的差异完全消除。

1、自动化测试平台的系统总线

虽然PCI Express是串行的数据总线，但其内在优点已经超越了如PCI、VME等并行总线。

通常来讲，在提高数据带宽的同时，往往难以避免地会产生时序混乱，耗电量提高、电磁干扰、平行总线之间的干扰等技术难题。当更具技术优势的PCI Express于2004年问世以来，就一直在持续地提升其数据传输能力。在2007年发布的PCI Express 2.0已经将PCI Express 1.0的数据传输率翻倍。而在2010年问世的PCI Express 3.0又将PCI Express 2.0的数据传输率再次加倍，单向数据传输达到了16GB/s。虽然PCI Express的标准不断提升，但其仍保有相应的兼容性。PCI Express与PCI都使用了相同的软件堆栈，并且完全向下兼容。

如果自动化测试与测量平台都使用PCI Express作为内部系统数据总线（如PXI），那么只需要很低的成本就可以利用所有的优势而达到更多的功能。这种平台基于其领先的技术，将成为所有自动化测试系统的核心。

2、自动化测试系统的外部接口总线

自动化测试最常见的外部接口总线（如GPIB与以太网）往往是高延时、低数据带宽的，所以可能为缩短测试时间带来障碍。由于这些接口限制了数据的传输率，并增加了每次操作的时间，因此必然会影响测试系统的整体效率。由于CPU本身并不会与外部接口直接连接，因此PC内部会进行某些形式的转换，将外部接口转换为内部系统总线，即前面提到的PCI Express。PCI Express可以通过外部接口达到更高的性能，并可以直接由电脑中的CPU来进行处理。因此就可以解决其它外部接口总线的瓶颈问题，大幅缩短测试时间。

将PCI Express作为外部接口总线早已不是新的概念。之前提到的 PCI-SIG就可以支持外部搭建PCI Express，即大家所熟知的连接式PCI Express。这个搭建规范于2007年发表，一直以来都不需要额外的处理操作即可延伸系统数据总线至外部设备。连接式PCI Express已经用于如PXI的模块化仪器控制平台，提供了灵活且低价位的控制选项。其规范一般只支持铜质连接电缆，PC与装置之间的实际距离不能超过7米。但如果改为搭配光电收发器，即可通过光纤将通讯距离延伸超过200米，且提供了必要的电子隔离。

连线式PCI Express技术更加适合自动化测试环境。但与一般的PCI Express技术相反，连线式PCI Express相对受限于特定的行业。最近Intel以LightPeak为研发代号创新开发的Thunderbolt技术，就是将PCI Express做为外部接口，并且其在未来有可能迅速普及。Thunderbolt针对PCI Express与DisplayPort视频协议，将之整合为串行接口数据总线，可以配合铜质或光纤连接电缆。PC本身即带有Thunderbolt接口，因此可以广泛地成为低成本、高性能的解决方案。以PCI Express为架构的PC外部接口，同其它如USB的低成本接口一样，势必将成为自动化测试系统的默认接口。大批量生产测试或复杂自动化验证等应用，往往需要极高的数据传输率，并以低延时的传输来降低测试成本就非常适合PCI Express架构的接口。如果没有特别着重这些需求，可以使用其它的接口。

按照目前电脑行业的发展趋势，如串行通信接口、I/O合并、无线通讯普及等特点，PCI Express将会是系统数据总线的首选。并可以期待成为领先的外部数据总线。自动化测试系统如果可以使用PCI Express实现多种配置，就可以以低成本实现最好的性能和最高的灵活性。PCI Express将会成为自动化测试和测量应用的首选。

PCI Express为外部总线带来了高数据带宽和低延时的通讯性能。

四、移动设备的迅速普及

在过去的30多年中，自动化测试最大的趋势之一就是朝着以基于PC的模块化平台架构演变。通过最新的商业可能的计算技术配合强大的处理器、最新的I/O总线、更高级的操作系统来搭建整个测试平台。在此趋势继续演变的同时，还出现了如平板电脑和智能手机这种新型的运算装置，让具有前瞻性的公司可以在自动化测试系统中利用这些商业可用的技术。

在最近的10年中，智能手持移动设备一般都是以PDA和智能手机为主。但在Apple公司发布了iPhone和iPad之后，又有Google、Microsoft等多家厂商发布的类似设备，都促使了行业进入移动计算的新纪元。现在，已经有数以千万计的平板电脑和智能手机在消费者与企业用户手中。

1、用于自动化测试的移动设备

虽然平板电脑与智能手机并无法取代如PXI的PC结构测量平台，但却具有其独特的延伸测试系统的优点。根据Pew Research Center的调查，绝大多数的平板电脑使用者主要着眼于其便利性。Nielsen Company于2011年对消费者“使用平板电脑取代传统电脑的理由”的调查中指出，主要原因在于平板电脑改善了使用体验，例如其绝佳的便携性、简单易用性、更快速的开关机时间、更长的电池续航能力。从这此资料来看，移动装置在自动化测试中所扮演的角色，应该不外乎测试系统监控、测试数据和报表查看功能。

（1）测试系统监控

测试工程师、管理者、技术人员都可以通过平板电脑与智能手机，直接了解测试系统的状态。如果测试系统在附近，如同一栋建筑或校园内，这个功能十分有用。如果测试系统位于地球的另一端，移动设备也能够提供一个用户界面，就更能体现系统的便捷性。针对远程测试系统，平板电脑与智能手机可以持续监视多样数据，或直接控制其工作模式。在此使用条件下，测试系统本身需要连接上局域网或公共网络。移动装置只要位于同一校园或通过VPN进入内部网络，都可以由内部网络进行远程的监控。而测试系统只要连上公共网络，理想状态下可以在任何地点使用移动设备对其进行操作。

（2）测试数据与报表查看

除了直接连接至测试系统之外，测试工程师可能需要查看相关的测试报表，以分析之前的测试结果并找出相应的趋势。在这个条件下，只要可以通过连接其它连网的电脑以取得测试系统的数据，测试系统本身并不需要连接到网络。这种功能将可以帮助整理测试结果，分析资料、建立报表，最后传送到远程使用者的移动装置中。

在上面的两种使用条件下，如果要通过平板电脑和智能手机取得重要的数据，往往会遇到两个共同的问题。第一就是要能通过网络正确地交换数据。目前可以选择的通讯协议有TCP、UDP、HTTP等。而对于服务器和客户端之间的数据交互，信息技术（IT）行业正在朝着网络服务的方向发展。

2、网络服务

网络服务属于应用程序编程接口（API）。几乎任何程序语言所编写的客户端，都可以通过HTTP进行存取。当呼叫完毕时，网络服务就会马上回传一个用户可以直接读取的响应（一般为XML格式文件）。呼叫某特定的网络服务，可能是测试系统的状态，当天最新的测试结果，或者客户端想监视的任何资料。只要针对指定的URL发出HTTP请求、解析相关的响应，最后显示给用户即可。

使用行业标准网站服务简化了与不同类型客户应用的沟通交流。

测试组织如果能够通过网络服务完成移动客户端与服务器之间的通讯，将可以获得多项优势。第一，网络服务简单易用，可能通过任何编程语言完成编写。第二，由于网络服务是以最普遍的通讯协议（如HTTP）为架构，因此通讯操作极为简单友善，并且可以通过SSL的工业标准技术进行加密。基于这些理由，主要的网络公司如Google、Yahoo!、Microsoft、Amazon等都通过网络服务来为远程用户提供搜索、地图、云计算等功能。

3、本地 vs 基于网络架构的移动应用程序

一旦客户端获取到数据，移动设备上的应用程序就可以获取并显示数据。开发移动应用程序首先要决定：该应用程序是基于操作系统的本地程序还是基于浏览器运行的程序？这个决定将影响应用程序的各个方面，包括了从开发所需的专业程度到其所具备的功能。

平板电脑和智能手机上的本地应用程序是专门为如iPad等特定的设备所开发的。根据装置的操作系统的不同，应用程序将通过内置的API而获取设备上的功能和数据。如果想让应用程序正常工作，就必须符合供应商的规范（技术与编程规范）。本地应用程序往往较为丰富、互动性较高、更能紧密地整合在设备中。但如果要开发本地应用程序，工程师必须熟悉特定的移动开发平台与对应的开发工具，大部分的应用程序都无法用于其它的平台，并且需要通过供应商的商店发布程序（如Apple的App Store）。

另外值得注意的是，移动装置在过去的5年中快速地发生着改变。根据PC Magazine的报告，五年前，RIM和Nokia占领了绝大部分的手机市场，但目前却由Google的Android拿下了43%的智能手机市场，Apple则以28%名列第二。此外，在iPad的引领下，各大厂商已经席卷了在5年前还默默无闻的平板电脑市场。而相应的竞争厂商只能在后面苦苦追赶。在变化如此激烈的市场环境下，我们根本无法评估对特定平台的应用程序应该做多少的投资，才能产生相应的收益。

从另一方面讲，所有的平板电脑与智能手机都内置移动式的网络浏览器。以HTML和JavaScript技术编写的网络架构的应用程序，大部分都可以适用于所有的平板电脑和智能手机，而且无需通过供应商的商店即可发布。与本地应用程序相比较，网络应用程序虽然看起来有很多优点，但还是有它的不足。在移动装置的浏览器中运行的应用程序，一般都有其限定的框架，或者无法以内建API获取相应功能，不能支持多点触摸，所以往往不是非常直观，用户体验比较差。

4、完整的移动设备解决方案

移动设备的巨幅成长，为工程师、管理者、技术人员提供了编译上的优势。让自动化测试行业可以远程获取测试数据与结果。目前的解决方案，虽然可以通过移动设备达到远程监控或报表生成，但测试机构仍需要新的专业技术，才能整合网络连线、网络服务，移动应用程序等。

五、便携的测量算法

在过去的20多年中，用户可编程、基于微处理器的测量算法已经成为了一种主流的概念，使得测试系统可以迅速接受不断变化的客户定制的测试需求。这也就是所谓的虚拟仪器。现在，供应商们正继续深入挖掘它的优势：提高其客户定制化程度，更广泛地使用现有的商业技术，降低测试系统成本等。

如果说微处理器带来了虚拟仪器的革命，那么FPGA就将虚拟仪器带入了下一个阶段。FPGA在仪器中的应用已经有几年的时间。举例来说，目前高带宽示波器虽然可以采集大量的数据，但使用者并没有办法迅速地分析所有的数据。所以这些装置上的硬件算法一般都是基于FPGA设计，以完成数据的分析与缩减（取平均、采集触发、波型运算等）、统计计算（平均值、标准差、最大值、最小值）、处理数据以便于显示。最后为使用者显示有意义的结果。这些功能虽然有其价值，但是还无法突显FPGA的潜能。在大部分条件下，使用者并没有办法自定制算法并部署到FPGA中。

1、开放FPGA以便于完成测试操作

将测量硬件上的FPGA开放，可以为单独依靠处理器的系统提供多项优势。利用FPGA的强大的运算能力，可达到更高的测试传输率与更广的测试范围，进而缩短测试时间并降低生产成本。微处理器无法达到的测试操作，也可以通过 FPGA的低延时特点来实现，并且FPGA所拥有的并行运算机制可以达到真正的多点测试，甚至可以超越多核处理器的能力。在实时测试的硬件序列与待测设备（DUT）控制程序中，FPGA可以扮演关键的角色。

由Frost & Sullivan行业研究公司所发表的2011年模块化仪器控制市场的研究表明：由于Altera与Xilinx等公司对FPGA功能的提高，将对测试与测量行业的应用造成深远的影响。对需要高精确度与快速处理功能的用户尤其重要。而这种开放FPGA的测试系统的趋势，NI也早在2010年的NI自动化测试展望中提出。目前PXI供应商们已经在市场上推出了越来越多的开放FPGA的产品。

虽然市面上已经有许多的硬件可供选择，但大多数的测量算法都是针对虚拟仪器的微处理器部分所开发的。基于数据形式，程序设计模型，特定硬件属性（如时序限制）等不同，并不能简单地移植到FPGA中继续使用。要开发专业且稳定的FPGA测量IP，又需要具备专业知识并使用大量的时间。正因为如此，目前仪器控制硬件中的大多数FPGA仅使用了供应商定义的固定的算法，并不能由用户来自行进行程序设计。

在2011年自动化测试趋势展望中，NI就讨论了异质算法（Heterogeneous computing）——将算法分配至多种运算架构（CPU、GPU、FPGA、云端）中去，以找出最佳的算法实现。作为一个功能强大的概念，异质运算代表了对各种系统进行程序设计的特殊问题，测量算法在各种系统之间难于移植。更为复杂的是，NI最近针对测试工程领导厂商的全球性调查表明，约有54%的受访者认为未来技术发展，将可以提升测试吞吐量并降低系统成本，并且同时降低开发时间。为了克服这样的困难，行业内正在积极开发行进的工具，以跨跃硬件系统开发出便携的算法，并让FPGA在测试系统的开发工程师中得到普及。

2、HDL抽象

第一类这样的工具，可以提供硬件描述语言（HDL）的抽象。HDL是以文本的形式描述逻辑门与信号层的行为；而HDL抽象则是利用图形或原理图的表现方式的更高级的描述形式。这样的工具包括Xilinx System Generator for DSP、Mentor Graphics Visual Elite HDL、NI LabVIEW FPGA Module。与HDL相比较，虽然这样的工具确实降低了FPGA技术的门槛，但仍然无法完全省略某些FPGA设计的特定硬件属性，如资源分配、DSP分割架构、流水线、片上存储等。在这此情况下，仍然需要重要设计 /检验算法才能连接FPGA；当然，这也是未来开发工具的发展方向。

开发软件必须能够跨越操作系统，达到更高的硬件抽象与灵活度，以实现更高的性能、更高的成本效益并更快上市。

3、高级综合

高级的综合工具（High-level synthesis，HLS）可以在较高的层次上获取算法，然后独立地为特定应用属性分配参数，如时钟、吞吐量、资源利用等。由于特定的应用并不属于算法的定义部分，所以这种作法降低了算法的便携性。此外，开发工程师在设计的时候，并不需要顾虑特定的硬件结构，如流水线、资源仲裁等。HLS的概念已经存在了超过20年，但市面上的工具是直到最近才渐趋成熟。一些供应商包括了Synopsys Synphony、Xilinx AutoESL、Cadence C-to-Silicon、Mentor Graphics Catapult C。这些工具提供了相应的优势，但它们仅针对FPGA或专用集成电路（ASIC），并没有包括GPU和微处理器等其它运算平台。为了突破这些HLS工具的限制，NI最近提供了测试版软件，可以整合现有的LabVIEW数据流编程与HLS的优点，以应对FPGA设计的挑战。如此一来，设计FPGA就可以整合大量LabVIEW的测量控制算法，而不会受制于微处理器的运行情况，也不需要为FPGA布署而重新设计大量的算法。这个软件仍在测试当中，所以目前还无法普及，但其初步的成果已经指日可待。

4、运算模型

创新开发工具的最后一步，就是实现跨硬件的系统的便携性，整合运算 /设计的多种模型。这些运算模型将包括LabVIEW数据流编程、用于RF和通讯应用中的多重速率信号处理的DSP设计图、文本式的数学方程、用于数字逻辑与协议的状态机。举例来说，Xilinx Zynq等未来的可扩展处理平台的片上系统（SoC），整合了ARM微处理器与FPGA双核心。该芯片具备极高的异质运算能力，但是由于微处理器与FPGA分别需要不同的开发言语 /模型，所以程序设计的难度相当大。在理想的状态下，工程师应该使用多样的运算模型以支持不同的系统，并以更有效的方式提取算法，最后部署为最优执行终端。根据任务需求的不同，这里的最优可能代表最高性能、最高性价比或者是最短的上市时间。可以配合非特定硬件的运算模型，而且能满足目前测试系统的开发需要的开发工具，当前仍处于开发阶段。

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