随着计算机技术和信号处理技术的飞速发展,使已经提出多年的虚拟仪器逐步走向现实。本文以基于USB 总线的数据采集/信号发生器的研制过程为主要内容,阐述了以其实现虚拟仪器的具体方案。本文首先介绍了USB 总线技术的相关内容,并在此基础上采用USB1.1 协议和美国国家半导体公司的USBN9604 接口芯片完成了全速USB 设备接口的开发,实现了通用计算机与测试设备之间基于USB 总线的通信功能,同时,又深入的研究了USB2.0 规范,并将其要点与USB1.1 协议进行了比较分析,采用Cypress 公司的CY7C68013 接口芯片设计了USB2.0 设备接口,完成了硬件设计及控制程序的固件设计。其次,选用了美国Cygnal 公司的新型单片机C8051F007 作为核心控制器,利用其内部的12 位A/D 和D/A 转换器,开发了基于USB 总线的数据采集/信号发生器。该设备具有体积小、功耗低、USB 总线供电的优点,对激励信号的运算和采集信号的处理都由通用计算机来完成;充分体现了虚拟仪器的通用性和灵活性。最后,主机应用程序通过调用API 函数,使用操作系统内置的HID 驱动程序和HID 类设备进行通信,测试软件在此基础上完成了面向用户接口的USB 设备接口测试仪、虚拟数字示波器和信号发生器。所设计的数据采集/信号发生器是构建虚拟仪器时不可缺少的硬件组成部分,实践表明,以其实现的虚拟仪器性能优良,使用灵活、价格低廉。