嵌入式技术随着后PC时代的到来得到了迅猛的发展,人才缺口较大。《嵌入式系统》是一门实践性很强的课程,其实验设备更新换代快、投入大,一些高校无力提供足够的实验设备。而远程教育则不能提供真实的设备。采用信息网络技术建立嵌入式课程的虚拟实验系统成为解决此类问题的可行方案。本文通过对国内外虚拟实验系统以及嵌入式实验教学现状的深入调研,结合嵌入式系统和现有Web虚拟实验教学平台的特点,设计了一个界面和内核相分离的嵌入式技术虚拟实验系统,并针对内核和接口部分的设计和实现过程进行了详细的描述。系统采用面向对象技术对内核部分进行仿真建模,将其分成虚拟设备系统、指令仿真系统和控制系统三个部分。在虚拟设备系统中建立了通用的设备模型,对设备进行独立设计和实现,方便了设备的扩展和实验的自由搭建；按照解释执行的方式对指令系统进行了仿真,保证了用户透明性；在控制系统中利用消息机制简化了实验运行控制的复杂度,设计了消息的统一格式和调度算法,实现了实验电路信号的传递和用户操作的处理。整个内核部分采用纯软件建模方式实现,具有良好的移植性。系统按照丰富性、方便性和可扩展性要求设计了内核接口,并采用JNA技术进行了实现,使界面部分能够便捷地调用内核提供的功能,从而向用户全面地展示整个实验过程。本文以8051单片机系统为例,介绍了按照内核模型设计和实现具体设备、处理器及指令系统的过程。并以8051的两个综合实验对系统内核进行了测试,验证了内核模型的合理性。内核部分的良好设计保证了系统扩展性以及后续添加Web界面部分后运行的稳定性,能够满足嵌入式虚拟实验教学平台发展的需要。