虚拟仪器概念是对传统仪器概念的重大突破,它把测量仪器和个人计算机紧密结合在一起,利用最新的计算机软件技术实现传统仪器的功能及其扩展。本项目结合国内示波器类虚拟仪器的发展现状及市场需求,研制了基于PXI总线的高速数据采集卡,其充分利用计算机的强大能力和丰富资源,在实现传统示波器功能的基础上,提高了仪器的数据处理和显示性能,扩展了不同仪器间的同步和通信功能,同时大大降低了仪器成本。本文探讨了虚拟仪器的发展趋势及其对测试技术革新的影响,研究了虚拟仪器驱动器的发展历史以及VXI总线即插即用规范(VPP)和可互换的虚拟仪器技术规范(IVI),介绍了数据采集模块的基本工作原理和软硬件设计方案,探讨了数据采集模块的仪器驱动器及其软面板的设计与实现。本设计采用先进的现场可编程门阵列(FPGA)器件,实现高速采样以及复杂的存储控制和触发功能;采用面向仪器系统的PCI扩展(PXI)总线,实现数据的高速传输和不同模块间的同步,以适应计算机的强大数据处理和系统管理功能。在比较了几种国内外常用的虚拟仪器系统开发平台的基础上,选用美国国家仪器(NI)公司开发的LabWindows/CVI作为本模块软件设计的开发环境,开发了兼容VPP规范和IVI规范的仪器驱动器,设计了简单直观的仪器软面板,使用户能够方便的操作仪器,同时还开发了仪器仿真功能,方便用户开发自己的测试应用程序和搭建测试系统平台。经测试表明,该数据采集模块具有高速数据采集和传输功能,仪器驱动器实现了对仪器的控制和操作,完成了数据采集、参数测量、波形分析、波形显示以及同步触发等功能,满足了用户的高速信号采集和处理的要求。