基于USB总线的嵌入式虚拟仪器设计

范田郴

摘要：虚拟仪器是计算机系统常用的设备之一，其主要负责某个项目的测试、测量、自动化应用流程。在计算机应用技术的推动下，传统虚拟仪器结构性能不断优化改进。针对早期虚拟仪器存在的不足，专家们设计了一种高性能的仪器产品，嵌入式虚拟仪器成为了新一代测试设备。鉴于此，文章分析了基于USB总线的嵌入式虚拟仪器的功能优势，及虚拟仪器的设计方法。

关键词：USB总线；嵌入式；虚拟仪器；设计

中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0081-01

虚拟仪器是以高性能的模块硬件为核心，以多功能的软件为辅助，共同完成测试、测量与自动化运用的工具。早期虚拟仪器缺少即插即用、热插拔功能，给用户操作带来了许多不便。经过长期研究后，专家推出了基于USB总线的嵌入式虚拟仪器，大大改变了早期仪器的功能缺陷。

1嵌入式虚拟仪器的优点

虚拟仪器有助于计算机信息的收集、处理、共享，为用户的实际操作创造了有利的条件。而基于USB总线的嵌入式虚拟仪器是传统虚拟仪器的升级产品，该仪器不仅内部结构简单，且用户操作起来更加便捷。通过性能检测后总结，嵌入式虚拟仪器具备以下优点：

①性能优。无论是哪一种虚拟仪器，其都是立足于PC技术研制出来的产品。因而，嵌入式虚拟仪器同样具备了处理器、文件I/O等功能特点，对于储存在磁盘里的数据可完成全面性的对比分析。而仪器系统更新之后，如图1，虚拟仪器技术能够测试、测量的范围更广。

②升级快。嵌入式虚拟仪器在技术运用上更加先进，用户需要优化虚拟仪器功能时，只要对计算机网络及测量硬件给予改进，则能促进虚拟仪器内部系统的升级，让仪器操控起来更加便捷。面对科学技术逐渐发展的今天，用户把嵌入式虚拟仪器结构改良则能增强测试功能。

③集成强。强大的集成性能是嵌入式虚拟仪器的另一大优势，其能够把软件、硬件集成起来，让用户的测量操作更加简单。传统虚拟仪器的集成功能弱，系统完成集成的时间较长。而嵌入式虚拟仪器的集成功能强大，配备了对应的接口后能把不同的设备集中到某一个系统中操控。

2基于USB总线的虚拟仪器设计

目前，设计计算机用户的数量大幅度增加，虚拟仪器测试的对象也更多。考虑到保证虚拟仪器功能的正常发挥，对传统虚拟仪器进行技术改造是不可缺少的。USB技术、虚拟仪器技术两者互相融合，推动了计算机仪表产品的更新。基于USB总线的嵌入式虚拟仪器具备操控简单、高效传输、连接方便等优点。根据笔者工作经验，此种虚拟仪器的设计内容包括：

①系统设计。测试系统是基于USB总线的嵌入式虚拟仪器的核心部分，测试系统设计方案决定了仪器功能的好坏。在嵌入式虚拟仪器设计中可创建分布式测试系统，并选择星型的拓扑结构。这种车而是系统包括：PC机、USB集线器、嵌入式虚拟仪器等，通过该类设计方案可以实现虚拟仪器的智能化操作。

②配置设计。由于结合了USB总线技术，嵌入式虚拟仪器的配置可在功能、结构等方面适当拓宽。若用户对虚拟仪器的功能有更多的要求时，则需要配备符合USB接口测试功能的嵌入式虚拟仪器模块便能达到预期的效果。嵌入式虚拟仪器内部配置设计应当符合测试功能的要求，防止出现仪器功能弱化等问题。

③接口设计。由于USB总线技术的运用，对嵌入式虚拟仪器的接口采用USB，这样可以与虚拟仪器相匹配。如：通过把嵌入式虚拟仪器的USB总线接口和逻辑设备整合，即可形成新的USB设备接口，从而创建了传送和接收数据包的总线接口，让嵌入式虚拟仪器的运用功能满足用户的实际运用需要。

④通信设计。通信设计的主要目的是为了方便虚拟仪器的通信操作，PC机的通信应用程序使用VisualC++调用API函数和HID驱动程序完成通信。完成嵌入式虚拟仪器插入之后时，主机检测该设备并通过自动加载相关的驱动程序来对该设备进行配置，这有助于计算机网络对虚拟仪器设备的综合操控。

参考文献：

[1] 蔡锦成,邓雄,方勇,等.虚拟仪器的PC系统实现技术[J].四川大学学报,1999,(1).