【導讀】自成立以來，威視銳作為一家IDH（獨立方案設計公司），一直圍繞著FPGA器件開發解決方案。很多FPGA的開發者認識威視銳，是通過前些年他們開發的紅色颶風系列FPGA開發板。不過，今天姚遠更愿意與我們分享的，則是WaveXpert，以及更多基于可編程器件可以獲得的想象空間。
一個棕色的手機大小的盒子，就可以實現包括示波器和信號發生器在內的多種測量儀器的功能——在北京威視銳科技有限公司（簡稱威視銳）位于清華大學附近的辦公室中，公司總經理姚遠向我愛方案網展示了這個被命名為WaveXpert的便攜式軟件定義的智能測量儀器。這也是威視銳基于XILINX公司的可編程SOC平臺Zynq最新開發的一款產品。
自成立以來，威視銳作為一家IDH（獨立方案設計公司），一直圍繞著FPGA器件開發解決方案。很多FPGA的開發者認識威視銳，是通過前些年他們開發的紅色颶風系列FPGA開發板，憑借出色的性價比，這個系列的開發板當年確實在FPGA行業內掀起了一場小“颶風”。不過，今天姚遠更愿意與我們分享的，則是WaveXpert，以及更多基于可編程器件可以獲得的想象空間。
萬能的測試盒子
“以前的測量儀器，都是高大上的感覺，儀器的單價比較貴，操作也比較復雜，而且不能隨身攜帶。我們做的測試儀器，就是要在一個手機大小的盒子里，能夠實現基本測試儀器的功能。”姚遠介紹起WaveXpert，侃侃而談。這個設備通過WIFI與手機或者平板電腦連接，通過手機上的APP就可以看到測試結果，使得便攜性和成本大大優化；而更為關鍵的是，這款儀器是可“軟件定義”的，其充分利用了FPGA的可編程特性，通過APP就可以軟件編程改變“盒子”的功能，可以讓它做示波器、信號源，或者成為其他用戶希望的測量儀器。姚遠介紹，目前他們已經在這個盒子上實現了示波器和信號發生器的功能，未來正在開發頻譜儀的功能，這無疑會成為更多無線產品開發者的福音。
同時，這個盒子的編程接口是開放的，這就意味著用戶可以通過這個接口，根據自己的需要去寫APP，自由定義盒子的功能。“傳統的儀器，用戶只是去用它，但是這個儀器你還可以根據自己的需要去進行開發。”姚遠認為，這與傳統測量儀器相比給用戶帶來的體驗將是完全不同的。
為了讓這個“萬能”的測試盒子更為強大，姚遠和他的團隊還在設備中預留了一些可編程的IO，并且內置了高速雙通道的AD/DA轉化器（轉換速率從100MHz到1GHz），這就意味著用戶可將傳感器接進來，讓盒子作為一個數據感知的前端來工作，而且可以接入和處理更多的高速信號。姚遠表示，后續他們還會提供一些API，這會讓開發和集成變得更加簡單，“比如以前要做一個數據采集，工程師需要從頭做起，而我們提供好這樣一個通道，開發者只要根據前端的定義將數據送進去，就可以在手機等設備中通過一個函數獲取。未來我們希望它能夠變成一個模塊，靈活地滿足一些特定場景的測量需要。”例如，由于體積小成本低，這個盒子就可以勝任工業現場的分布式近場測量，并通過WIFI的和千兆以太網接口進行連接和組網，并將數據上傳到云端進行分享和處理。
圖1，威視銳的智能測量盒子可以通過WIFI將測量信號共享到平板電腦等設備上
威視銳也觀察和分析了目前測試儀器市場其他廠商的產品動向，一些廠商也在推出“多合一”的產品，但其實際上是原有硬件功能模塊的整合，而并不具備“軟件定義”儀器的擴展性；而像NI這樣的虛擬儀器廠商，由于其依托的Labview軟件平臺是無法在手持終端上運行的，因此短期內其產品還是會在以前的PC架構上做改進和延伸。“由于我們是從零開始，所以可以去嘗試一些新的架構，特別是在性價比上做出優勢。”姚遠說。
姚遠認為，傳統的測試測量設備更關注測量的性能、精度以及功能的豐富性，是一種典型的做工業產品的思路，而實際上，有些測量場景的需求，只是做一些簡單、基本的觀察。姚遠舉例說，比如對于小公司來說，頻譜儀是個很奢侈的東西，但實際上在實際使用中只會用到其中幾個功能，如果威視銳的測量盒子可以專注地滿足用戶的這些基本的需求，就會獲得性巨大的價比優勢。
“我們將這個產品定位于工業品和消費品之間，要操作簡單，且具有消費級的價格。”姚遠做了一個比較，目前傳統的低端示波器售價在3000元左右，如果做成手持設備還會更貴；而威視銳的測試盒子能夠實現傳統示波器基本功能，售價只有1000多元，未來很有希望降到幾百塊錢——而且不要忘了，這兒盒子不僅僅是一個示波器。
姚遠透露，他們已經開始與一些大學合作，進行產品的評測，同時一些行業用戶的解決方案也在開發中，預計在2015年開始量產上市，“希望做得更完美些”。
綁定Zynq做設計
實際上，作為一家基于可編程器件做開發的IDH，WaveXpert只是威視銳眾多方案中的一個。在此之前，威視銳已經在這個領域耕耘多年，其基于FPGA的軟件無線電平臺就是一個成功的范例，姚遠介紹，目前國內211/985高校中，有70-80%都采用了他們的平臺方案，而其與微軟合作推出的SORA軟件無線電平臺，更是被很多進行無線通信研究國際客戶所采用。
2012年對于威視銳來說，是一個很關鍵的節點：在這一年中，威視銳成為了XILINX全球設計合作伙伴，也是在同一年XILINX推出了其極具創新性的可編程SOC平臺Zynq。因此這兩年威視銳的工作更多地聚焦在基于Zynq開發方案和產品，探索Zynq更多的應用可能性。
威視銳之所以可以推出WaveXpert這樣具有獨特定位的產品，很大程度上就是得益于Zynq平臺，這個平臺在一個器件中既有強大的ARM Cortex-A9處理器去處理人機界面和操作系統，又有FPGA的可編程邏輯資源提供充分的靈活性，同時還有高速的AD/DA接口。姚遠表示，在Zynq推出之前，設計這樣的智能化測量儀器的可能性比較小，因為它需要ARM處理器和FPGA兩顆芯片去做，成本、體積、功耗都是很大的挑戰。
姚遠分析，實際上除了智能測量，Zynq還有非常寬廣的應用空間，如馬達控制、工業以太網、智能視覺、汽車電子、小型手持檢測設備、二維碼識別、點鈔機等等。“盡管目前Zynq器件比純粹的ARM芯片價格高，但是如果有一個量大的市場，其價格會有顯著下降空間。比如Zynq-7010芯片現在可以做到10-15美金，實際上與相同性能的ARM芯片差別不大了。”姚遠說，“所以隨著大家的了解，ZYNQ有機會滲透到更多的細分領域。”
不過盡管Zynq跟用戶帶來了更大的想想空間，但是作為一個全新架構的產品，其在實際開發應用中也面臨著現實的挑戰。“由于Zynq平臺將ARM和FPGA放在一起，使得開發難度大大提高，工程師需要花很多時間去熟悉它的開發工具、開發方法、調試方法。”姚遠從威視銳自身的開發經歷中，深刻地認識到這一點。而由此，也使威視銳看到了一個新的商機——如何配合能夠讓用戶更快地用上這塊芯片，做出產品，給客戶提供價值。
所以威視銳基于Zynq芯片，做了一系列的SOM（System on Module）模塊。“這可以說是目前全球體積最小，集成度最高的一款Zynq模塊，它類似于一塊嵌入式核心板，上面集成了常用的DDR、FLASH、以太網、USB等功能。”姚遠介紹說，“我們在模塊上會把操作系統、驅動都做好，用戶只需要做一個底板。在很大程度上，用戶可以將SOM當成一個ARM來用，這對于以前一些基于ARM的嵌入式方案開發者來說，大大降低了使用Zynq的門檻；同時用戶還可以進行FPGA編程。”根據威視銳的經驗，如果用戶是從Zynq芯片級開始開發，到產品小批量試產，至少需要6個月的時間，而采用SOM后，2-3個月就可以達到小批量試產，研發的時間幾乎縮短了一倍。
除此之外，姚遠還指出用戶基于SOM進行開發的另一個優勢：客戶可以將SOM作為一個平臺，在不同的產品中進行復用，這樣可以幫助用戶快速開發出針對不同應用的方案；而且如果將來因資源不足需要升級，可在系列SOM中選擇包含其他型號Zynq器件的模塊，SOM中所有的軟件和硬件都是兼容的。
圖2，SOM模塊大大降低了用戶基于Zynq設計的門檻
談到未來Zynq的市場，姚遠認為，以前很多芯片公司都是采用ARM Cortex-A9這類高端芯核開發通用芯片，去覆蓋一些如手機、平板等海量市場，以攤薄產品的成本，而不會針對垂直領域去設計一些量身定制的SOC。而這些中高端的嵌入式市場正式Zynq的立足點，且有更豐厚的利潤空間，“將這些小的市場匯聚起來也相當可觀。”姚遠說。
成為XILINX的設計合作伙伴后，威視銳的發展會得到更有力的支撐，“XILINX可以給合作伙伴帶來市場，會將合作伙伴好的方案引薦給客戶。如果有好的方案，原廠還會在芯片價格、技術支持上有更多的傾斜。”姚遠說，“XILINX希望我們能夠基于他們的芯片做更多的方案，我們也是希望構建一個多方共贏的局面。”
探索IDH的生態
對于“背靠大樹”的威視銳，其長期的發展還需要一個好的生態系統的支持。對此，姚遠坦承目前國內IDH的生態并不是太好。他分析說，首先純粹的設計公司很難靠賣方案去生存——這種模式只在手機領域出現過；其次，IDH在在知識產權保護方面也面臨著挑戰，因為技術本身很難形成一個門檻；再有一點是，設計公司的優勢在于，比別人更熟悉某個平臺，但如果過于依賴一個平臺，當其他更有競爭力的平臺出現后，設計公司的優勢就會喪失，這是在技術決策時的風險；另外，方案客戶對于IDH的依賴不是長期的，往往是前期依賴多，隨著對系統和方案的熟悉依賴性會減弱。這些因素決定了國內沒有規模很大的IDH，往往是設計公司發展到一定規模后，就會轉向自己做產品或其他商業模式。
對于這樣的大環境，威視銳的對策是，找到一個細分的垂直市場，將其做透，營造一個有利于自己發展的小生態。
“我們會更偏重于科研和教育市場，一是我們對這個市場比較熟悉，二是這個市場不大，不足以吸引其他大廠商的關注。”姚遠分析威視銳的定位時說，中國有1300多所高校，80%高校都有電子類的專業，這對于一個IDH還是很有吸引力的市場；而且這個市場也有一定的進入門檻，從而屏蔽了一些實力不足的公司。
但同時姚遠也表示，在科研和教育市場，“要做好，也需要更好的理解這個市場的需求。”威視銳的思路是，將更多基礎性的工作固化在一個方便科研機構使用的平臺上，幫助科研用戶將更多的精力放在新思想、新創意上，而不是花在具體的實現手段上。這也是威視銳提煉出的這個市場用戶的剛需。姚遠舉例說明，比如威視銳的軟件無線電產品，提供了軟硬件一體的平臺，避免了專家教授花精力去做編程、硬件調試，他們只要會C、C++就可以在這個平臺上驗證自己最新的研究成果。
“我們希望能夠在這個領域中長期保持領先，依托教育科研市場，提供一些創新性的平臺。
同時通過SOM模塊，保持與產業界的溝通。”姚遠希望，未來威視銳能夠起到一個橋梁的作用：將產業界新的技術引入到教育界，能夠把教育科研中好的成果轉化到產業界。
圖3，威視銳推出的軟件定義無線電平臺YunSDR
