Details zur Studienarbeit

Titel der Studienarbeit:

Multi-Processing-SoC Embedded Software Entwicklung für PÄYLOAD-2.0

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Voraussetzungen:

- Embedded C/C++
- VHDL / Verilog
- 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 mehrdomänige Embedded-Systemarchitektur entwickelt, bestehend aus einem Hypervisor-Mikrocontroller (HV), einem Power-Validation-Mikrocontroller (POV) sowie einem Multi-Processing System-on-a-Chip (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 MP-SoC stellt die experimentelle Recheneinheit des Systems dar und fungiert als „Device Under Test“. Er wird gezielt betrieben, um das Verhalten moderner Hochleistungs-Hardware unter realen Einsatzbedingungen – insbesondere im Hinblick auf Strahlungseinflüsse und elektrische Belastungen – zu untersuchen. Im Gegensatz zu den Steuer- und Sicherheitskomponenten ist dieser Teil bewusst als potenziell fehleranfällig ausgelegt und wird nur während definierter Testphasen aktiviert.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Software-Architektur und die Programmierung von Software Modulen die eine Inbetriebnahme des MP-SoCs (AMD Zynq® Ultrascale+ MP-SoC) ermöglicht. Dies beinhaltet folgende Kernaspekte:
- Low Level Treiber (CAN, (Q)SPI, DDR4, 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)
-  Diagnose Schnittstelle zu Host PC
- Entscheidungsfindung bezüglich eines Betriebssystems
- First und Second-Stage Bootloader (FSBL, SSBL) Programmierung

Optionale Aufgaben:
- Aufbau der zentralen Kommunikation zum HV (CAN)
- Entwicklung einer zentralen Logging- und Datenaggregationsfunktion
- Implementierung grundlegender Fehlerbehandlung und Watchdog-Mechanismen
- BIST Konfiguration