Progettazione e integrazione di firmware di bordo per la gestione di una piattaforma nanosatellitare CubeSat

Il presente elaborato descrive la progettazione e l’integrazione del firmware di bordo per una piattaforma nanosatellitare CubeSat, sviluppato nell’ambito di un progetto reale condotto presso 2ndSpace S.r.l., azienda italiana attiva nel settore dello spazio. Il lavoro affronta l’implementazione di un’architettura firmware divisa su quattro livelli: Hardware Layer, Driver Layer, Middleware e Application Layer per l’On-Board Computer (OBC) basato su microcontrollore STM32H747. L’architettura adottata consente la generalizzazione e la parametrizzazione, permettendo la gestione uniforme di sottosistemi eterogenei tramite tabelle configurabili, con l’obiettivo di garantire scalabilità e manutenibilità nel lungo periodo. Particolare attenzione è dedicata allo sviluppo del sottosistema di Fault Detection, Isolation and Recovery, che implementa una scala di severità graduata per la gestione autonoma dei guasti in orbita, e alla macchina a stati finiti (FSM) per il coordinamento delle fasi di missione, dalla Launch and Early Orbit Phase (LEOP) fino alla modalità operativa nominale. A completamento del lavoro firmware, viene presentata la progettazione e la realizzazione di una piattaforma di test hardware denominata FlatSat, che replica fedelmente la configurazione di volo del satellite con tutti i sottosistemi integrati. I risultati ottenuti durante le campagne di test hanno dimostrato un significativo miglioramento nella gestione dei guasti interni e nei relativi meccanismi di recupero, grazie all’implementazione di logiche di riavvio e ridondanza. E stato inoltre possibile identificare e mappare i picchi di assorbimento energetico del sistema di gestione dell’alimentazione, consentendo una distribuzione del carico più equilibrata tra i diversi canali di uscita e riducendo il rischio di attivazione delle protezioni interne con conseguente interruzione dell’operatività del satellite.