Definizione dell'architettura hardware e software di un sistema di strumentazione per prove di volo

The present work has the aim to present the preliminary design, ie the definition of the hardware and software, of a data acquisition system for flight testing, generally referred to as FTI (Flight Test Instrumentation). The system is specifically designed for a particular class of flying machines, those belonging to the class ULM (Ultra Light Machine). A previous system called Mnemosyne is based on a net of nodes connected via two data bus. Each node is dedicated to a specific task, the communication takes place between all nodes using CAFFE protocol and data are synchronized and stored on a removable mass storage device. On board of the aircraft there are 7 aluminum containers which have inside the common components for each node in addition to the specific components, thus resulting in duplication of the same elements. The new system, Tisiphone, presents a centralized architecture. There is a single microprocessor, capable of operating in real time, which get signals directly from sensors placed on the aircraft. This reduces the number of components in the cabin. In the first part of the work the pins of the microprocessor are configured for all the specific sensors. It has been designed the hardware and the logic pattern of connections of the various components of the central core that are housed on a motherboard that accommodate all the necessary electronic components. The second part of the work is concentrated on the study of the potential of the microprocessor, defining the logic diagram that the software should be programmed with. With the ARM processor, when a signal arrives, the system detects an interrupt and starts execution of tasks dedicated tat process and store on SD card device the datas. At last they have been identified some possible concrete uses which may require the help of a system such as the one designed.

Il presente lavoro di tesi si propone di esporre la definizione dell'architettura Hardware e Software, di un sistema di acquisizione dati per prove di volo, definito generalmente con la sigla FTI (Flight Test Instrumentation). Il sistema che si è voluto progettare è specificatamente pensato per una determinata categoria di macchine volanti, quelle appartenenti alla classe ULM (Ultra Light Machine). Un sistema FTI già esistente, chiamato Mnemosine, è basato su un sistema di nodi collegati mediante 2 data bus. Ogni nodo è dedicato ad uno specifico compito,la comunicazione avviene tra tutti i nodi mediante protocollo CAFFE e dati sono sincronizzati e memorizzati su un dispositivo di massa rimovibile. A bordo del velivolo sono presenti alcuni contenitori di alluminio che contengono i componenti comuni ad ogni nodo oltre a quelli particolari di ognuno, comportando quindi doppioni degli stessi elementi. Il nuovo sistema, Tisifone, presenta invece un'architettura centralizzata; ad un unico microprocessore, in grado di operare in real time, arrivano i segnali direttamente dai sensori disposti sul velivolo. In questo modo si riduce il numero di componenti in cabina, mantenendo la flessibilità del sistema. Nella prima parte del lavoro i pin del microprocessore sono stati configurati in modo da riservare le funzioni utili ad una serie di sensori scelti. Si è studiata quindi la disposizione hardware e lo schema delle connessioni dei vari componenti del core centrale che sono alloggiati su di una scheda madre la quale ospita tutte le parti elettroniche necessarie. La seconda parte del lavoro si è invece concentrata sullo studio delle potenzialità del microprocessore definendo lo schema logico che il software dovrà avere una volta programmato. Con il processore ARM a disposizione, quando un segnale arriva, un interrupt di sistema lo rileva e avvia l'esecuzione di task dedicati che entrano in funzione elaborandolo e memorizzandolo su dispositivo SD. Sono stati in ultimo individuati alcuni possibili utilizzi concreti che, nell'immediato, potrebbero richiedere l'ausilio di un sistema quale quello progettato.