Details zur Studienarbeit

Titel der Studienarbeit:

Supervisor Embedded Software Entwicklung für PÄYLOAD-2.0

BetreuerIn:

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Voraussetzungen:

- Embedded C/C++
- Embedded OS (z. B. RTOS)
- Rechnerarchitektur (von-Neumann, ALU, Speicher)
- Echtzeitverhalten & Scheduling
- Mikrocontroller & Mikroprozessoren
- Interrupts, Speicherzugriffe, Timing
- Schnittstellen (parallel/seriell)
- Verständnis des Zusammenspiels von Hardware & Software
- Entwicklung hardwarenaher Embedded Software

Geeignet für die folgenden Studiengänge:

	TEN
	TEK
	TSA
	TSL

Themenbeschreibung:

Im Rahmen eines studentischen CubeSat-Projekts wird eine Embedded-Systemarchitektur entwickelt, bestehend aus einem Hypervisor-Mikrocontroller (HV), einem Power-Validation-Mikrocontroller (POV) sowie einem MP-SoC als experimentelle Recheneinheit. Ziel der Plattform ist die Durchführung von In-Orbit-Experimenten zur Charakterisierung von COTS-Hardware unter Weltraumbedingungen, insbesondere im Hinblick auf Strahlungseinflüsse und elektrische Betriebsgrenzen.

Der Hypervisor-Mikrocontroller bildet die zentrale Steuer- und Entscheidungsinstanz der Systemarchitektur. Er übernimmt die Orchestrierung aller Subsysteme, steuert die Betriebszustände des Gesamtsystems und stellt die Schnittstelle zum übergeordneten Satellitenbus dar. Dabei ist er bewusst vom experimentellen Teil isoliert, um auch im Fehlerfall der vorhandenen Subsysteme (AMU, MP-SoC, POV) eine zuverlässige Systemkontrolle sicherzustellen. Aktuell existiert keine Softwarebasis für diese zentrale Steuerungseinheit. Ein wesentlicher Bestandteil der Studienarbeit ist daher die Entwicklung einer Inbetriebnahme- und Basissteuerungssoftware, welche die initiale Aktivierung des Systems und Diagnosen der Hardware realisiert.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Software-Architektur und die Programmierung von Software Modulen die eine Inbetriebnahme des Hypervisor Mikrocontrollers (STM Stellar MCU, SR5E1E5) ermöglicht. Dies beinhaltet folgende Kernaspekte:
- Low Level Treiber (CAN, (Q)SPI, I2C, Timer, I/Os, …)
- Speicher Adressierung
- Bootloader
- Diagnose Schnittstelle
Das Ergebnis soll eine stabile Grundlage für die Entwicklung weiterer Softwaremodule bilden.

Aufgaben:
- Entwicklung einer Inbetriebnahme-Software zur Initialisierung des Gesamtsystems (Startsequenz, Reset-Handling)
- Entscheidungsfindung bezüglich eines Betriebssystems (Bare Metal, RTOS,…)
- Realisierung einer Diagnose Schnittstelle zum Host PC
- Bootloader

Optionale Aufgaben:
- Aufbau der zentralen Kommunikation zu POV und MP-SoC (z. B. CAN/UART)
- Entwicklung einer zentralen Logging- und Datenaggregationsfunktion
- Implementierung grundlegender Fehlerbehandlung und Watchdog-Mechanismen