A Reconfigurable Fault-Tolerant On-Board Processing System For The HYPSO CubeSat

Abstract

Denne opgaven dokumenterer utviklingen av et innebygd prosesseringssystem for en minisatellitt ment for høy hastighet, dynamisk rekonfigurerbar, bildebehandling. Systemet består av en dobbel ARM kjerne Zynq-7000 SoC som ble konfigurert til å kjøre et tilpasset Linux operativ system lastet inn med en tilpasset U-Boot bootloader. Det ferdige systemet ble påvist å gi ett feilsikkert rammeverk for fjernoppdatering av fastvare og programvare, ved å bruke redundans og fallback-mekanismer i sammen med sjekksum-algoritmer som CRC-32, SHA-1, og MD5 for integritets validering av datafiler. Prosesseringssystemet ble også påvist å støtte både full og delvis dynamisk rekonfigurering av en Artix-7 FPGA også tilgjengelig på brikken.

This thesis documents the development of the on-board processing system for a small satellite with high throughput, dynamically re-configurable, image processing capabilities. The system consisted of a dual ARM core Zynq-7000 SoC that was made to run a customized Linux operating system loaded using a customized U-Boot bootloader. The final system was proven to provide a resilient framework for over-the-air firmware and software updates by applying redundancy and fallback mechanisms along with checksum algorithms such as CRC-32, SHA-1, and MD5 for integrity validation of data files. The processing system was also able to prove support for both full and partial dynamic reconfiguration of the on-chip Artix-7 grade FPGA.