1 引言

　　計算機及其接口技術的發(fā)展和傳統(tǒng)測試測量儀器系統(tǒng)暴露出來的不足，使得基于計算機的虛擬儀器設備越來越成為測試測量儀器的主導。虛擬儀器系統(tǒng)以其平臺通用性、可擴充、易升級和高度的智能性獲得了廣泛的工業(yè)應用。在PC和工業(yè)控制計算機中插入基于PC總線（ISA，PCI）的數采板卡構成硬件系統(tǒng)，編寫Windows系統(tǒng)平臺的驅動程序和軟面板實現軟件功能，成為業(yè)界的主要解決方案。

　　但是在野戰(zhàn)和惡劣環(huán)境下測試任務的實踐過程中，我們發(fā)現基于PC或工控機的虛擬儀器暴露出很多問題，如：體積大，不便于攜行；插卡式結構，接觸易松動、不緊固；以機械硬盤為主要存儲介質，抗震性能差等等。

　　以32位嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)為特征的嵌入式計算平臺使計算進入了后PC時代。嵌入式系統(tǒng)的小體積、高可靠能夠滿足實現野戰(zhàn)和惡劣環(huán)境下的便攜虛擬儀器的需要。基于嵌入式計算平臺，設計虛擬儀器系統(tǒng)成為構建測試系統(tǒng)的新思路。

　　通過構建基于PC104總線嵌入式計算平臺，加入儀器卡及其功能程序，我們實現了針對雷達電子裝備的多種測試儀器。構建基于嵌入式系統(tǒng)的虛擬儀器需要解決的技術問題集中在系統(tǒng)平臺的構建、接口和驅動程序的設計以及軟面板設計等方面。

　　2 硬件系統(tǒng)組成

　　硬件系統(tǒng)包括嵌入式主板、儀器功能板、Flash存儲介質（DOC或CF卡）、液晶顯示屏、觸摸屏和信號接口等。如圖1所示。其中液晶顯示屏、觸摸屏實現人機交互，信號接口用于耦合測試信號、嵌入式主板作為控制和計算單元，儀器功能板實現具體儀器的功能。

　　圖1. 系統(tǒng)硬件組成圖

　　圖1中部件按疊放的順序依次為觸摸屏、液晶顯示屏、PC104主板、示波器卡、萬用表卡

　　功能板卡和嵌入式主板之間通過PC104總線以疊棧的方式實現機械和電氣的互連。采用這種方式有如下好處：

　　1. 電氣接觸高度緊密。電路板之間通過多排插針深入連接，比ISA和PCI的插槽連接要緊密得多。

　　2. 機械結構牢固。電路板之間用四個螺柱緊緊相連，使得板卡之間的機械連接非常牢固，不會存在晃動現象。

　　3. PC104插針的電氣特性與ISA完全兼容，PC104 Plus插針的電氣特性與PCI完全兼容，使得基于ISA或PCI總線設計的功能板卡可以從電原理上重用，有利于系統(tǒng)改造過程的平穩(wěn)過渡。

　　擯棄硬盤而采用DOC或CF卡作為外存儲介質也能大大提高系統(tǒng)抗震動和沖擊能力。

　　采用如上所述的硬件系統(tǒng)能為小型、可靠的虛擬儀器系統(tǒng)提供硬件保障，但由此帶來的系統(tǒng)存儲容量小和資源受限等問題為軟件系統(tǒng)的設計帶來了困難。必須采用嵌入式操作系統(tǒng)，軟件編程必須考慮體積小，效率高。

3 軟件系統(tǒng)設計

　　我們采用嵌入式linux作為操作系統(tǒng)，在linux平臺下編寫儀器的驅動程序。利用Tiny X 和GTK+作為圖形界面解決方案實現儀器軟面板。系統(tǒng)的軟件結構如圖2所示：

　　圖2. 系統(tǒng)軟件件組成圖