随着计算机技术的发展,总线技术也在不断发展,总线种类越来越多,速度也越来越快。市面上同类型产品接口呈现多样化,这使得应用开发者在系统设计时选择更灵活,但同时也带来新的问题,在开发系统中往往要考虑到对产品接口的兼容性。低速设备的淘汰使得旧系统的升级经常出现设备短缺,现代应用系统对现场总线的需求也使得原先一些非现场总线系统的升级成为难题。虚拟设备系统的出现很好地解决了上述问题。虚拟设备系统实现设备接口转换,保持新设备对应用程序的接口与旧设备一致,实现系统的平稳维护和升级。如何快速有效构建虚拟设备系统就成为一个新的研究课题。本文首先介绍了虚拟设备系统的概念,分析了现有的一些虚拟设备系统的结构。在此之上提出使用分层系统实现虚拟设备系统,并总结出几条虚拟设备系统分层准则。根据分层准则,文中提出了虚拟设备系统四层结构并给出了一个基于该结构的Windows虚拟串口系统的设计和实现。最后本文对实例应用虚拟串口系统进行了完整测试、分析和评估,从而验证了虚拟设备四层结构的实用价值。本文的贡献和创新点如下:1)归纳出几条虚拟设备系统结构的评价准则,为以后创建新的虚拟设备系统结构提供依据。2)提出一种虚拟设备四层结构,为以后的虚拟设备系统开发提供了参考。3)设计并实现了一套多功能虚拟串口系统,具有一定的市场价值。