随着大规模可编程技术的发展，将体积庞大的传统仪器改造成便携式设备已经在技术上成为可能，而USB技术的推广普及使得该技术的使用门槛降低，开发成本和开发周期都达到了一般用户可以接受的程度。将USB技术和大规模可编程技术结合起来对传统仪器进行改造，不但可以缩小设备体积，还可以赋予设备新的特征：虚拟仪器。 本文以作者参与的基于USB的高频数字波形观测仪的设计为背景，研究了以CPLD器件作为高速数据采集卡核心控制逻辑、以USB传输方式作为采集卡和PC机的数据接口，实现了模拟数据的转换、传输和分析的具体应用。文章首先讨论了虚拟仪器的发展概况和虚拟仪器与传统仪器的比较，然后对数据采集卡的各个模块功能和实现方法进行了详细的介绍，文中还讨论了CPLD器件的特点、开发语言和开发工具，并对控制逻辑各模块功能的具体实现进行了论述。然后文章对USB协议和USB器件特点进行了介绍，给出了USB接口电路设计实现方案，讨论了驱动程序开发和固件程序的实现过程和实现机理。之后文章在对高速数据采集卡干扰来源的分析的基础上，指出了设计中所采取的抗干扰措施。最后在结论中给出了系统的优缺点和今后改进的建议。 在未来高技术局部战争的背景下，信息战和电子战，必然在战争中占据主导地位，因此测试技术及手段已经成为武器装备作战效能的关键因素。本文正是在这种技术前提和应用背景下产生的，文中研究实现的数据采集平台适应未来武器装备检测技术的发展趋势，也符合军民结合，平战结合的战略发展方向。