Desenvolvimento de uma plataforma para teste e controle de cargas-úteis baseada em arquitetura reconfigurável

Abstract

O uso de pequenos satélites tem aumentado substancialmente nos últimos anos devido ao custo reduzido de desenvolvimento e lançamento, assim como pela flexibilidade oferecida pela utilização de componentes comerciais. Este trabalho propõe o projeto e a implementação de uma plataforma para teste, controle e qualificação de circuitos integrados (Integrated Circuits, CIs) comerciais e customizados para uso em aplicações espaciais. Esta plataforma flexível pode ser ajustada a uma gama de dispositivos e interfaces, e reduz os esforços de integração desses componentes e, portanto, acelera o desenvolvimento de todo o projeto. O sistema proposto é sintetizado em um tecnologia de Arranjo de Portas Programáveis em Campo (Field Programmable Gate Array) baseado em memória Flash, que, apesar de não ser classificado para uso aeroespacial, testes demonstram a viabilidade de seu uso. Este sistema adaptável permite o controle de novas cargas-úteis e softcores para o teste e validação antes da sua aplicação em voo. A comunicação com dispositivos é feita através de protocolos préimplementados. Os resultados de testes funcionais in loco sugerem a possibilidade de aplicação desta plataforma para uso em Cubesats. A primeira aplicação desta plataforma foi no teste do controle da placa de carga-útil do NanoSatC-BR1, o primeiro nanossatélite científico brasileiro, lançado em órbita em 2014.

The number of small satellites has substantially increased in the last years due to reduced development and launching costs, as well as due to the flexibility brought by the usage of commercial off the shelf components. This work purposes the design and implementation of a platform for test, control and qualification of commercial and customized integrated circuits for space applications. This flexible platform can be adjusted to control a wide range of devices and interfaces, and is intended to reduce the integration difficulties, resulting in the speed up of some of the project stages. The platform is synthesized in a Flash-based Field Programmable Gate Array technology. The target device is not qualified for aerospace projects. Nevertheless, previous radiation tests demonstrated its hardness for space missions. The system is adaptable and makes it possible to control, test and validate new payloads and softcores before flight. The communication between devices is done through pre-implemented protocols. Functional tests suggested the possibility to apply the platform in Cubesats projects. The first application of this platform was in the NanoSatC-BR1, the first Brazilian scientific nanosatellite, to test the controller of the payload board.