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虚拟仪器是随着计算机技术、现代检测技术发展起来的新型智能仪器。它提出软件取代硬件的思想,利用计算机软件配合数据采集模块来替代传统仪器仪表,代表了测试仪器的最新发展方向。随着可穿戴技术和移动计算技术的兴起,传统PC平台已经不能满足用户对于仪器小型化和便携式的需求。不过近年来ARM架构的处理器凭借低功耗、低成本、高性能的优势广泛使用在嵌入式系统和移动智能终端,使得基于ARM平台的虚拟仪器系统方案成为构建未来仪器系统的新思路。在PC平台上有NI公司提供的VISA库和LabVIEW软件开发套件等软件供用户进行开发,但在ARM平台下没有相应的支持。本文针对这一现状,在Linux系统下利用Python脚本语言实现一个基于ARM移动计算平台的虚拟仪器系统软件,并结合支持USBTMC协议的数据采集卡实现移动平台下的虚拟示波器。主要研究工作包括以下三个方面:1.USBTMC驱动开发:本文针对不同仪器的不同接口设计了驱动层软件,可支持的接口类型有USB、Ethernet以及Serial,并重点实现了USBTMC类接口驱动程序。其中利用PyUSB扩展包实现Python程序对底层USB接口的操作与控制,在此基础之上结合USBTMC协议原理实现该类接口设备的驱动程序,包括设备初始化、查找打开以及块数据的读写操作等,为VISA会话资源提供底层支持。2.基于Python的VISA库的实现:介于NI-VISA库在ARM架构下不能工作,本文结合PyVISA项目,在Linux操作系统下实现纯Python的VISA库,为虚拟仪器顶层软件实现提供接口函数。具体包括资源管理类方法、资源模板方法和会话资源类方法等软件接口,其中会话资源类中重点实现了USBInstrSession类资源,最终实现虚拟仪器软件和数据采集卡之间建立消息通道。3.虚拟示波器软件的设计与实现:本文利用自行设计的VISA库设计并实现虚拟示波器的五类功能模块包括设备管理模块、文件管理模块、功能设置模块、采集显示模块和参数测量模块。同时运用Python的GUI图形扩展包设计实现了功能齐全、结构清晰的虚拟示波器的界面,包括波形显示区、垂直通道设置区、水平通道设置区、触发通道设置区和参数显示区等。