立方星作为一种新的卫星部署方式,逐步在遥感、通信、空间安全等领域成为小卫星发展的主流,通过网络组建技术形成卫星星座系统,可实现对海洋、大气环境、船舶、航天、航空飞行器等的监测,也可应用于空间成像、通信、大气研究、生物学研究,以及新技术试验平台等方面。星务管理和姿态控制是立方星在轨正常运行的重要保障,也是实现其他功能的基础,因此设计一套稳定可靠的星务管理和姿态控制系统是立方星技术研究的重要内容。本文根据立方星星务管理和姿态控制的功能需求,基于STM32微控制器设计一套用于星务管理和姿态控制的星载计算机硬件模块,同时在硬件基础上实现星务管理和姿态控制软件设计,并通过实验验证其可靠性。本文首先对3 U立方星的星务管理和姿态控制进行总体需求分析,在分析基础上完成星务管理和姿态控制的总体方案设计,介绍各相关模块的作用和参数并设计各模块与星载计算机的通信方式,设计基于STM32微控制器的星载计算机硬件模块;其次,对3U立方星卫星任务进行分析,对卫星任务进行任务划分和任务优先级划分,选择FreeRTOS操作系统作为任务调度管理平台,实现卫星任务的管理和调度,完成星务软件设计;再次,分析3U立方星姿态控制特点,确定姿态控制方案和姿态控制算法,完成立方星姿态控制软件设计;最后,对姿态控制进行仿真分析并对立方星进行整星软件测试、磁模拟实验、高低温实验以及遥测遥控实验,验证软硬件设计的稳定性和可靠性。