FreeMAES: Desarrollo de una biblioteca bajo el paradigma multiagente para sistemas embebidos (MAES) compatible con la NanoMind A3200 y el kernel FreeRTOS

Abstract

En este documento se desarrollan las diferentes etapas para la implementación de un paradigma de software nombrado Multiagente para Sistemas Embebidos (MAES por sus siglas en inglés) compatible con el microkernel FreeRTOS y la computadora a bordo NanoMind A3200 desplegada en CubeSats, cuyo microcontrolador (MCU) está basado en la arquitectura AVR32 de la compañía Atmel (adquirida por Microchip Technology en 2016). Se exponen las clases del modelo MAES y su relación con el modelo propuesto por la Fundación para Agentes Físicos Inteligentes (FIPA), además se describen las estructuras de datos, cambios a funciones equivalentes y adiciones necesarias para transportar una implementación anterior realizada para TI-RTOS al sistema operativo objetivo. Seguidamente se evalúan las clases y métodos de la API mediante pruebas unitarias y casos de estudio, de acuerdo a la metodología Sistemas Multiagentes para Aplicaciones Espaciales (MASSA), mediante una implementación para Microsoft Visual C++. Por _último, se examina el consumo de memoria de la implementación para las arquitecturas AVR8 y AVR32, considerando un MCU y una aplicación _única para cada arquitectura. Se determina que el incremento de memoria Flash causado por la implementación de las aplicaciones mediante el paradigma corresponde aproximadamente a 4.6 kB (9.0% de 48 kB) para AVR8 y 5.2 kB (1.0% de 512 kB) para AVR32. Adicionalmente, se propone una arquitectura multiagente que administre el protocolo de comunicación CubeSat (CSP).

This document develops the different stages for porting a software framework named Multi-Agent for Embedded Systems (MAES) to be compatible with the microkernel FreeRTOS and the on-board computer NanoMind A3200 deployed on CubeSats, whose microcontroller (MCU) is based on Atmel's AVR32 architecture (then acquired by Microchip Technology on 2016). The MAES model's classes and their relationship with the model proposed by the Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA) are displayed. Data structures, function changes and needed additions to translate a previous implementation developed from TIRTOS to the target OS are further described. Subsequently the classes and API methods are evaluated via unit testing and case studies, according to the Multi-Agent System for Space Applications methodology (MASSA), through a Microsoft Visual C++ port. Lastly, the port's memory usage is examined for AVR8 and AVR32 architectures, considering an MCU and a unique application for each architecture. It is determined that an increase of Flash memory usage caused by the deployment of the applications using the framework approximately corresponds to 4.6 kB (9.0% of 48 kB) for AVR8 y 5.2 kB (1.0% of 512 kB) for AVR32. Additionally, an multi-agent architecture capable of managing the CubeSat Space Protocol (CSP) is proposed.