近年来，国内外航空航天、国防和汽车工业等行业对大型、精密、薄壁、复杂、优质高强度铝合金铸件的需求量增加，反重力铸造作为能满足上述生产需要的先进铸造成型工艺，日益受到铸造界的关注，在世界各国得到普遍应用。在反重力铸造过程中，金属液的充型过程对铸件的质量有着很关键的影响。因此研究铸件充型过程的现代测试方法，改进生产工艺，对防止铸件缺陷，获得优质薄壁铸件具有重要意义。本论文利用USB串行总线实现PC机与数据采集系统的通信，并且采用FPGA作为总控制器提出了一种基于USB2.0的反重力铸造充型测试的数据采集与处理设计方案。将FPGA技术和USB2.0接口技术结合起来实现反重力铸造中铸件充型测试的数据采集与处理，兼具FPGA设计的灵活性和USB传输速度快、使用方便的优点，可以解决以往采用51单片机和标准串行接口（RS-232）进行充型测试数据处理能力弱，速度慢以及实时性不强的问题，而且相对采用专业设备进行测试费用更低廉。本系统具有采集速度快、数据精度高、测试通道多、传输速率高、实时性强等特点，在铸造测试领域有很好的应用前景。本文首先简要介绍了反重力铸造工艺原理和设计中所采用的铸件充型测试方法—热电偶测温法。然后从硬件和软件两个方面对铸件充型测试采集系统进行了研究。硬件上着重设计了USB数据采集模块，模块采用集成了微处理器的USB接口芯片CY7C68013A来完成测试采集系统和PC机之间的数据传输，并采用一块集成度较高的FPGA芯片作为整个数据采集和传输的控制核心，然后给出了模块的具体硬件设计方案。软件部分主要包括固件程序、USB设备驱动程序和主机应用程序。在CY7C68013A固件框架的基础上，固件程序的开发采用了Slave FIFO接口模式和自动传输方式，提高了传输速率；在驱动程序设计部分，引入了WDM驱动程序开发模型，并介绍了USB的WDM驱动体系结构和USB设备驱动程序的开发过程；主机应用程序以VC++6.0开发平台设计实现了USB通信、数据存储、实时显示测试点温度变化与上下罐压力变化等功能。最后，对现阶段的工作进行总结并对系统进行测试，提出改进意见作为下一步研究参考。