Progettazione e sviluppo di un file system per applicazioni aerospaziali = Design and development of a file system for aerospace applications

Il lavoro di tesi è stato interamente svolto presso l'azienda Intelligentia Srl e ha visto l'autore cimentarsi nella progettazione e nello sviluppo di un file system per applicazioni aerospaziali. Tale software è destinato all'utilizzo sulla mini-navetta spaziale Space Rider, un progetto dell'ESA (European Space Agency) che ha lo scopo di raccogliere dati in orbita bassa intorno alla Terra. La mini-navetta è composta di un modulo di rientro (RM o Re-entry Module) e di un modulo di orbita (OM o Orbit Module). Il primo è destinato al ritorno sulla Terra con al suo interno i dati scientifici raccolti. A questo scopo esso è dotato di una memoria NAND Flash e di una MMU (Mass Memory Unit) che gestisce tale memoria. Il componente MMU è controllato dal software interamente scritto da Intelligentia Srl e al quale l'autore della tesi ha contribuito con il file system, componente vitale per tale progetto in quanto completamente incentrato sulla gestione dei dati raccolti. Il file system è stato progettato per integrarsi con il sistema operativo real-time RTEMS che è eseguito a bordo della mini-navetta ed è basato su YAFFS 2 (Yet Another Flash File System), ovvero un file system già esistente per memoria flash. Quest'ultimo non è utilizzabile così com'è in quanto non è mai stato validato per un progetto aerospaziale europeo. Per questa ragione l'autore della tesi ha dovuto sviluppare un file system personalizzato e coerente con gli standard avionici europei oltre che efficiente nella gestione della memoria a disposizione. La tesi è suddivisa in cinque capitoli, ognuno dei quali è demandato ad un preciso compito. Nel primo capitolo verranno presentati tutti i concetti di base che è necessario conoscere per comprendere al meglio il funzionamento di una memoria NAND Flash montata a bordo di Space Rider, gli standard avionici europei per la stesura di codice sicuro e tutto ciò che riguarda un file system ed il suo funzionamento. Nel secondo capitolo si proseguirà con la presentazione degli strumenti software utilizzati per la progettazione, realizzazione e validazione del file system e dell’intero OBSW (On Board Software) della mini-navetta Space Rider. Il terzo capitolo sarà interamente dedicato all’ADD (Architecture Design Document), ovvero il documento che descrive nei minimi dettagli l’architettura del MMU SW (Mass Memory Unit Software), di cui fa parte il file system. All’interno del quarto capitolo sarà trattato il processo di sviluppo e compilazione per processori della famiglia LEON2, la gestione della memoria e l’integrazione del file system con il sistema operativo real-time RTEMS. Il quinto ed ultimo capitolo tratterà della descrizione del processo di qualifica e validazione del file system al fine di poter essere utilizzabile in applicazioni aerospaziali ESA. Il principale sviluppo futuro di questo progetto è la creazione e validazione di un file system per applicazioni aerospaziali ESA riutilizzabile anche su altre missioni e adattabile ad un qualsiasi processore e sistema operativo. Si sta lavorando in tal senso alla realizzazione di IFFS (Intelligentia Flash File System) che sarà un’evoluzione, snella ed efficiente, del file system per la missione spaziale Space Rider. Concludendo questo lavoro di tesi si può affermare con certezza che le tecnologie che l’uomo sta introducendo per conoscere sempre meglio cosa c’è oltre il nostro pianeta si stanno evolvendo molto velocemente e vi saranno, con molta probabilità, scoperte importanti nei prossimi anni.