威视锐专访：开拓可编程器件的想象空间

一个棕色的手机大小的盒子，就可以实现包括示波器和信号发生器在内的多种测量仪器的功能——在北京威视锐科技有限公司（简称威视锐）位于清华大学附近的办公室中，公司总经理姚远向我爱方案网展示了这个被命名为WaveXpert的便携式软件定义的智能测量仪器。这也是威视锐基于XILINX公司的可编程SOC平台Zynq最新开发的一款产品。

自成立以来，威视锐作为一家IDH（独立方案设计公司），一直围绕着FPGA器件开发解决方案。很多FPGA的开发者认识威视锐，是通过前些年他们开发的红色飓风系列FPGA开发板，凭借出色的性价比，这个系列的开发板当年确实在FPGA行业内掀起了一场小“飓风”。不过，今天姚远更愿意与我们分享的，则是WaveXpert，以及更多基于可编程器件可以获得的想象空间。

万能的测试盒子

“以前的测量仪器，都是高大上的感觉，仪器的单价比较贵，操作也比较复杂，而且不能随身携带。我们做的测试仪器，就是要在一个手机大小的盒子里，能够实现基本测试仪器的功能。”姚远介绍起WaveXpert，侃侃而谈。这个设备通过WIFI与手机或者平板电脑连接，通过手机上的APP就可以看到测试结果，使得便携性和成本大大优化；而更为关键的是，这款仪器是可“软件定义”的，其充分利用了FPGA的可编程特性，通过APP就可以软件编程改变“盒子”的功能，可以让它做示波器、信号源，或者成为其他用户希望的测量仪器。姚远介绍，目前他们已经在这个盒子上实现了示波器和信号发生器的功能，未来正在开发频谱仪的功能，这无疑会成为更多无线产品开发者的福音。

同时，这个盒子的编程接口是开放的，这就意味着用户可以通过这个接口，根据自己的需要去写APP，自由定义盒子的功能。“传统的仪器，用户只是去用它，但是这个仪器你还可以根据自己的需要去进行开发。”姚远认为，这与传统测量仪器相比给用户带来的体验将是完全不同的。

为了让这个“万能”的测试盒子更为强大，姚远和他的团队还在设备中预留了一些可编程的IO，并且内置了高速双通道的AD/DA转化器（转换速率从100MHz到1GHz），这就意味着用户可将传感器接进来，让盒子作为一个数据感知的前端来工作，而且可以接入和处理更多的高速信号。姚远表示，后续他们还会提供一些API，这会让开发和集成变得更加简单，“比如以前要做一个数据采集，工程师需要从头做起，而我们提供好这样一个通道，开发者只要根据前端的定义将数据送进去，就可以在手机等设备中通过一个函数获取。未来我们希望它能够变成一个模块，灵活地满足一些特定场景的测量需要。”例如，由于体积小成本低，这个盒子就可以胜任工业现场的分布式近场测量，并通过WIFI的和千兆以太网接口进行连接和组网，并将数据上传到云端进行分享和处理。


威视锐也观察和分析了目前测试仪器市场其他厂商的产品动向，一些厂商也在推出“多合一”的产品，但其实际上是原有硬件功能模块的整合，而并不具备“软件定义”仪器的扩展性；而像NI这样的虚拟仪器厂商，由于其依托的Labview软件平台是无法在手持终端上运行的，因此短期内其产品还是会在以前的PC架构上做改进和延伸。“由于我们是从零开始，所以可以去尝试一些新的架构，特别是在性价比上做出优势。”姚远说。

姚远认为，传统的测试测量设备更关注测量的性能、精度以及功能的丰富性，是一种典型的做工业产品的思路，而实际上，有些测量场景的需求，只是做一些简单、基本的观察。姚远举例说，比如对于小公司来说，频谱仪是个很奢侈的东西，但实际上在实际使用中只会用到其中几个功能，如果威视锐的测量盒子可以专注地满足用户的这些基本的需求，就会获得性巨大的价比优势。

“我们将这个产品定位于工业品和消费品之间，要操作简单，且具有消费级的价格。”姚远做了一个比较，目前传统的低端示波器售价在3000元左右，如果做成手持设备还会更贵；而威视锐的测试盒子能够实现传统示波器基本功能，售价只有1000多元，未来很有希望降到几百块钱——而且不要忘了，这儿盒子不仅仅是一个示波器。

姚远透露，他们已经开始与一些大学合作，进行产品的评测，同时一些行业用户的解决方案也在开发中，预计在2015年开始量产上市，“希望做得更完美些”。

绑定Zynq做设计

实际上，作为一家基于可编程器件做开发的IDH，WaveXpert只是威视锐众多方案中的一个。在此之前，威视锐已经在这个领域耕耘多年，其基于FPGA的软件无线电平台就是一个成功的范例，姚远介绍，目前国内211/985高校中，有70-80%都采用了他们的平台方案，而其与微软合作推出的SORA软件无线电平台，更是被很多进行无线通信研究国际客户所采用。

2012年对于威视锐来说，是一个很关键的节点：在这一年中，威视锐成为了XILINX全球设计合作伙伴，也是在同一年XILINX推出了其极具创新性的可编程SOC平台Zynq。因此这两年威视锐的工作更多地聚焦在基于Zynq开发方案和产品，探索Zynq更多的应用可能性。

威视锐之所以可以推出WaveXpert这样具有独特定位的产品，很大程度上就是得益于Zynq平台，这个平台在一个器件中既有强大的ARM Cortex-A9处理器去处理人机界面和操作系统，又有FPGA的可编程逻辑资源提供充分的灵活性，同时还有高速的AD/DA接口。姚远表示，在Zynq推出之前，设计这样的智能化测量仪器的可能性比较小，因为它需要ARM处理器和FPGA两颗芯片去做，成本、体积、功耗都是很大的挑战。

姚远分析，实际上除了智能测量，Zynq还有非常宽广的应用空间，如马达控制、工业以太网、智能视觉、汽车电子、小型手持检测设备、二维码识别、点钞机等等。“尽管目前Zynq器件比纯粹的ARM芯片价格高，但是如果有一个量大的市场，其价格会有显著下降空间。比如Zynq-7010芯片现在可以做到10-15美金，实际上与相同性能的ARM芯片差别不大了。”姚远说，“所以随着大家的了解，ZYNQ有机会渗透到更多的细分领域。”

不过尽管Zynq跟用户带来了更大的想想空间，但是作为一个全新架构的产品，其在实际开发应用中也面临着现实的挑战。“由于Zynq平台将ARM和FPGA放在一起，使得开发难度大大提高，工程师需要花很多时间去熟悉它的开发工具、开发方法、调试方法。”姚远从威视锐自身的开发经历中，深刻地认识到这一点。而由此，也使威视锐看到了一个新的商机——如何配合能够让用户更快地用上这块芯片，做出产品，给客户提供价值。
所以威视锐基于Zynq芯片，做了一系列的SOM（System on Module）模块。“这可以说是目前全球体积最小，集成度最高的一款Zynq模块，它类似于一块嵌入式核心板，上面集成了常用的DDR、FLASH、以太网、USB等功能。”姚远介绍说，“我们在模块上会把操作系统、驱动都做好，用户只需要做一个底板。在很大程度上，用户可以将SOM当成一个ARM来用，这对于以前一些基于ARM的嵌入式方案开发者来说，大大降低了使用Zynq的门槛；同时用户还可以进行FPGA编程。”根据威视锐的经验，如果用户是从Zynq芯片级开始开发，到产品小批量试产，至少需要6个月的时间，而采用SOM后，2-3个月就可以达到小批量试产，研发的时间几乎缩短了一倍。

除此之外，姚远还指出用户基于SOM进行开发的另一个优势：客户可以将SOM作为一个平台，在不同的产品中进行复用，这样可以帮助用户快速开发出针对不同应用的方案；而且如果将来因资源不足需要升级，可在系列SOM中选择包含其他型号Zynq器件的模块，SOM中所有的软件和硬件都是兼容的。


谈到未来Zynq的市场，姚远认为，以前很多芯片公司都是采用ARM Cortex-A9这类高端芯核开发通用芯片，去覆盖一些如手机、平板等海量市场，以摊薄产品的成本，而不会针对垂直领域去设计一些量身定制的SOC。而这些中高端的嵌入式市场正式Zynq的立足点，且有更丰厚的利润空间，“将这些小的市场汇聚起来也相当可观。”姚远说。

成为XILINX的设计合作伙伴后，威视锐的发展会得到更有力的支撑，“XILINX可以给合作伙伴带来市场，会将合作伙伴好的方案引荐给客户。如果有好的方案，原厂还会在芯片价格、技术支持上有更多的倾斜。”姚远说，“XILINX希望我们能够基于他们的芯片做更多的方案，我们也是希望构建一个多方共赢的局面。”

探索IDH的生态

对于“背靠大树”的威视锐，其长期的发展还需要一个好的生态系统的支持。对此，姚远坦承目前国内IDH的生态并不是太好。他分析说，首先纯粹的设计公司很难靠卖方案去生存——这种模式只在手机领域出现过；其次，IDH在在知识产权保护方面也面临着挑战，因为技术本身很难形成一个门槛；再有一点是，设计公司的优势在于，比别人更熟悉某个平台，但如果过于依赖一个平台，当其他更有竞争力的平台出现后，设计公司的优势就会丧失，这是在技术决策时的风险；另外，方案客户对于IDH的依赖不是长期的，往往是前期依赖多，随着对系统和方案的熟悉依赖性会减弱。这些因素决定了国内没有规模很大的IDH，往往是设计公司发展到一定规模后，就会转向自己做产品或其他商业模式。

对于这样的大环境，威视锐的对策是，找到一个细分的垂直市场，将其做透，营造一个有利于自己发展的小生态。

“我们会更偏重于科研和教育市场，一是我们对这个市场比较熟悉，二是这个市场不大，不足以吸引其他大厂商的关注。”姚远分析威视锐的定位时说，中国有1300多所高校，80%高校都有电子类的专业，这对于一个IDH还是很有吸引力的市场；而且这个市场也有一定的进入门槛，从而屏蔽了一些实力不足的公司。

但同时姚远也表示，在科研和教育市场，“要做好，也需要更好的理解这个市场的需求。”威视锐的思路是，将更多基础性的工作固化在一个方便科研机构使用的平台上，帮助科研用户将更多的精力放在新思想、新创意上，而不是花在具体的实现手段上。这也是威视锐提炼出的这个市场用户的刚需。姚远举例说明，比如威视锐的软件无线电产品，提供了软硬件一体的平台，避免了专家教授花精力去做编程、硬件调试，他们只要会C、C++就可以在这个平台上验证自己最新的研究成果。

“我们希望能够在这个领域中长期保持领先，依托教育科研市场，提供一些创新性的平台。
同时通过SOM模块，保持与产业界的沟通。”姚远希望，未来威视锐能够起到一个桥梁的作用：将产业界新的技术引入到教育界，能够把教育科研中好的成果转化到产业界。