Przemysł elektroniczny w dalszym ciągu wprowadza różne innowacyjne produkty inteligentnego domu, ale producenci powoli osiągają płynną współpracę w zakresie tych produktów od razu po wyjęciu z pudełka.
Kilku znanych dostawców platform, producentów sprzętu i firm produkujących półprzewodniki współpracuje nad standardem łączności Matter, mając nadzieję, że standard ten ostatecznie wypełni wiele luk, które od wielu lat nękają projektantów produktów.
Standard Matter ma na celu przełamanie barier w zakresie łączności inteligentnego domu, które nękały wczesne standardy, poprzez umożliwienie kontrolowania urządzeń przez wiele inteligentnych ekosystemów. Silicon Labs kieruje rozwojem, produkcją, certyfikacją i wdrażaniem w branży standardowych produktów zgodnych z Matter, dostarczając podstawowe rozwiązania krzemowe, narzędzia programistyczne i usługi pomocnicze.
Wzorzec inteligentnych domów, czyli szerszy zakres Internetu Rzeczy, został ukształtowany przez różne standardy połączeń wzajemnych, ale każdy standard ma swoje zalety i wady. W szczególności Zigbee opiera się na dedykowanych bramkach lub wbudowanych kontrolerach; Wymagania dotyczące zużycia energii przez Wi Fi są nierealne w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie; Jednak technologia Bluetooth o małej mocy (BLE) ma ograniczenia dotyczące odległości transmisji i szybkości reakcji w scenariuszach ciągłego korzystania z Internetu na dużą skalę. Thread to protokół mesh oparty na protokole IP, zoptymalizowany pod kątem niskiego zużycia energii i niezawodności, odpowiedni dla małych urządzeń ze stałą łącznością online, ale o małej przepustowości i wymagający stosu warstwy aplikacji w celu zapewnienia interoperacyjności między dostawcami.
Ekosystemy specyficzne dla platform, takie jak Apple HomeKit, Google Home, Amazon Alexa i Samsung SmartThings, doprowadziły do fragmentacji środowisk programistów. Protokół Matter został uruchomiony w 2022 r. w celu promowania interoperacyjności między urządzeniami, sterowania lokalnego oraz umożliwienia urządzeniom jednoczesnego dostępu do wielu ekosystemów i platform i kontrolowania ich przez wiele ekosystemów i platform.
Matter to protokół poziomu aplikacji, który może działać w sieciach Wi Fi, Ethernet i Thread oraz wykorzystuje technologię BLE do debugowania i konfiguracji urządzeń. Protokół Matter integruje elementy technologiczne z Google Weave, Apple HomeKit i Zigbee, opracowane pod patronatem Connectivity Standards Alliance (CSA) – zupełnie nowej formy Zigbee Alliance, która przeszła rebranding i ekspansję.
CSA zrzesza ponad 700 członków, w tym dostawców platform i urządzeń Apple, Google, Amazon i Samsung, sprzedawców detalicznych, takich jak Home Depot i IKEA, licznych producentów urządzeń, a także dostawców chipów i oprogramowania, takich jak Silicon Labs.
CSA może zapewnić programistom gotowe do użycia podstawowe funkcje łączności, w tym ujednolicony pakiet oprogramowania open source firmy Matter, standardowe modele urządzeń i wbudowany system ochrony, który integruje funkcje szyfrowanej komunikacji i bezpiecznego dostępu do sieci. Umożliwia to programistom stworzenie pojedynczej wersji produktu, która może obejmować wiele ekosystemów, oszczędzając czas i koszty związane z prototypowaniem, a jednocześnie będąc od razu gotowym do użycia i wyposażonym w funkcję plug and play.
Dzięki protokołowi Matter routery graniczne mogą łączyć sieci typu Thread mesh o małej mocy z sieciami IP, takimi jak Wi Fi lub Ethernet, eliminując proces konwersji wiadomości między niekompatybilnymi protokołami w tradycyjnych bramach IoT.
Silicon Labs będzie nadal rozwijać się
Silicon Labs jest głównym członkiem CSA i jednym z głównych twórców repozytorium open source GitHub należącego do sojuszu. Firma ma głębokie podstawy w rozwoju chipów i wspierających narzędziach programistycznych w dziedzinie protokołów komunikacji bezprzewodowej, obejmujących technologie bezprzewodowe, takie jak Thread, Wi Fi i Bluetooth.
Aby wprowadzić te funkcje do Matter, Silicon Labs wypuściło na rynek urządzenia serii xG26 (rysunek 1), które stanowią bezprzewodowy system na chipie (SoC) i mikrokontroler (MCU) oparte na uniwersalnej platformie.
Rysunek 1: Produkty serii xG26 obejmują trzy zestawy urządzeń, na których czele znajduje się współbieżny wieloprotokół MG26. (Źródło obrazu: Silicon Labs)
Oparty na rdzeniu ARM Cortex-M33 buduje i obsługuje do 3 MB pamięci flash oraz 512 kB RAM. Układ xG26 może obsługiwać złożone aplikacje i integruje funkcje przyspieszania sprzętowego AI/ML, co pozwala na szybkie i wydajne przetwarzanie brzegowe.
Dzięki protokołom Matter, OpenThread i Zigbee, SoC EFR32MG26 (MG26) może zapewnić łączność bezprzewodową dla mesh IoT. Urządzenie to posiada aż 2300 KB pamięci flash i 512 KB RAM, czyli dwukrotnie więcej niż produkt poprzedniej generacji. To urządzenie zapewnia niezawodną wydajność i bezpieczeństwo na poziomie sprzętowym inteligentnym domom, oświetleniu i automatyce budynków i może działać w ekosystemach takich jak Google Home lub Apple HomeKit, dostosowując się do różnych nowych przypadków użycia.
Seria xG26 obejmuje również układ SoC EFR32BG26 (BG26) zoptymalizowany pod kątem sieci Bluetooth i mesh o niskim poborze mocy, a także serię MCU ogólnego przeznaczenia EFM32PG26 (PG26). Ten pierwszy nadaje się do zastosowań takich jak inteligentne oświetlenie i przenośne urządzenia medyczne, natomiast drugi jest przeznaczony do zastosowań wymagających dużej mocy obliczeniowej bez łączności bezprzewodowej. Ponadto dostępnych jest kilka płytek ewaluacyjnych, w tym zestaw Explorer XG26-EK2709A (rysunek 2). Jest to niewielka platforma rozwojowa i ewaluacyjna przeznaczona do szybkiego opracowywania prototypów aplikacji IoT dla protokołów bezprzewodowych 2,4 GHz, w tym Bluetooth o niskim poborze mocy, sieci kratowe Bluetooth, Zigbee, Thread i Matter.