半导体器件广泛应用于电子设备、工业生产和科学研究等众多领域，在当今社会发挥着重要的作用。而作为半导体生产不可或缺的一个重要环节，半导体特性测试贯穿于从产品设计到生产加工的全过程，高效的半导体特性测量仪器对于高性能的半导体器件生产起着至关重要的作用。随着科技的进步和测量技术的发展，对半导体特性测量仪器的测量速度和精度要求越来越高，需要测量的信息量越来越大，并且经常需要实时测控和对数据及时处理，因此测量仪器的程控和存储功能也越发重要。近年来，Linux操作系统不断发展完善，ARM+FPGA架构也大量应用于嵌入式系统，为半导体特性测量仪器的设计提供了新的解决方案。使用ARM处理器对仪器进行管理控制，利用FPGA的高性能进行高速测量，可以提高仪器的稳定性和测量速度，而利用Linux对多种嵌入式图形界面库和设备驱动的支持，既可以构建友善的人机交互系统，又可以方便的拓展仪器的程控等新功能。　　 本文的目标是对一个低版本的半导体特性测量仪进行设计升级，为仪器增加USB程控功能，重新设计硬件结构以提高测量性能，升级嵌入式操作系统，使其更好的支持U盘等设备并具有更好的功能可拓展性。　　 在对半导体特性测量仪器的现状进行研究后，本文提出了系统的总体设计目标，设计了基于Linux操作系统和ARM+FPGA架构的总体设计方案。研究了嵌入式Linux系统开发平台的构建方法，移植了bootloader和Linux内核，制作了根文件系统，并将MiniGUI1.6.0和应用程序移植到基于S3C2440+Linux2.6的嵌入式平台上。为了实现USB程控功能，详细分析了USB协议;研究了LinuxGadget子系统，并基于Gadget子系统设计了USB固件程序;讨论了Windows驱动程序的设计方法，分析了WDF驱动框架，基于WDF设计了USB设备驱动;编写了上位机和仪器端的USB程控程序。设计了FPGA与ARM总线接口电路，研究了跨时钟域亚稳态问题，提出了FPGA和ARM的跨时钟域信号的处理方法，讨论了Linux设备驱动程序的设计方法，并为FPGA编写了Linux驱动程序。　　 本文设计的测量仪器使用LCD屏实时显示测量情况，所采用的Linux2.6内核更好的支持了USB鼠标、U盘等设备，有效提升了仪器的人机交互性。实验结果表明，FPGA与ARM总线接口设计正确，有效的避免了亚稳态的出现;USB程控驱动程序性能稳定、数据传输正确;使用USB程控软件可以方便的通过PC机操作仪器，并及时的将仪器端的测量情况反馈到PC机进行处理，进一步提高了仪器的实用性。