Development of a software tool for analysis of space FPGA managing NAND flash memories

The aim of this thesis is to develop a software tool, that facilitates the comprehension of File Management Table (FMT) evolution and so enhances the analysis of a Solid State Mass Memory (SSMM) behaviour in the context of complex Functional Test runs on Ground and/or orbital operations. The tool is developed in Python language. The innovative features of this work lie in: • create a novel testing approach that implies the systematic analysis of the evolution of the FMT operated by the Field Programmable Gate Array (FPGA) which governs the operations of a SSMM; • conduct a continuous examination of the FMT instantiations during the on-ground testing phase, incorporating data obtained from the Computing Data Handling & Science-Special (CDHS)/ Integration, Verification & Validation (IVV) department at Thales Alenia Space’s Milan site in Gorgonzola; • explore potential "trajectories" within multi-dimensional spaces created by the combination of various parameters in the sub-tables forming the FMT. This analysis aims to reveal the nature of operations performed up to a given moment.The three above-mentioned topics stimulated the present thesis development towards both academic and industrial interests, in particular: • in the academic field: to sensibilize in introducing more and deeper IVVQ-oriented fundamentals in the specific field of digital electronics equipment among the University courses in space engineering, since the large part of a space mission objectives in data elaboration are nowadays implemented by digital “logic” (both software and FPGA) resident in the integrated circuits; • in the industrial field: to use the systematic analysis of FMT by a specific software tool as a support feature for test engineers to effectively improve the Functional Test campaigns and in better interpreting the obtained results. The thesis was carried out between January and September 2023 with physical presence in the Company. This allowed the development of the SW tool but also its validation on real test data.

Lo scopo di questa tesi è quello di sviluppare uno strumento software che faciliti la comprensione dell’evoluzione della File Management Table (FMT) e quindi migliori l’analisi del comportamento di una Memoria di Massa a Stato Solido (SSMM) nel contesto di complessi Test Funzionali su dati terrestri e/o orbitali. Lo strumento software è sviluppato in linguaggio Python.Le caratteristiche innovative di questo lavoro di tesi consistono in: • creare un nuovo approccio di test che implica l’analisi sistematica dell’evoluzione della FMT gestito dal Field Programmable Gate Array (FPGA) che governa le operazioni di un SSMM; • condurre un controllo sistematico delle istanziazioni della FMT durante la fase di test a terra, utilizzando i dati ottenuti dal dipartimento di Computing Data Handling & Science Special (CDHS) / Integrazione, Verifica e Validazione (IVV) di Thales Alenia Space Milano presso la sede di Gorgonzola; • esplorare le potenziali “traiettorie” all’interno degli spazi multidimensionali creati dalla combinazione di vari parametri nelle sottotabelle che formano la FMT. Questa analisi mira a rivelare la natura delle operazioni eseguite fino a un determinato momento. I tre argomenti sopra citati hanno stimolato lo sviluppo della presente tesi verso interessi sia accademici che industriali, in particolare: • in ambito accademico: sensibilizzare all’introduzione di maggiori e più approfondite nozioni fondamentali nel campo specifico delle apparecchiature elettroniche digitali nei corsi universitari di ingegneria spaziale, dal momento che la maggior parte degli obiettivi di una missione spaziale nell’elaborazione dei dati sono oggi giorno implementati dalla "logica" digitale (sia software che FPGA) residente nei circuiti integrati; • in ambito industriale: utilizzare l’analisi sistematica della FMT mediante uno specifico strumento software come elemento di supporto agli ingegneri di test per migliorare efficacemente le campagne di test funzionali e per interpretare meglio i risultati ottenuti. La tesi è stata svolta tra Gennaio e Settembre 2023 con presenza fisica in Azienda. Questo ha permesso lo sviluppo dello strumento SW ma anche la sua validazione su dati di prova reali.