利用“Matter”实现智慧家居互联的标准化

作者： Pete Bartolik

电子行业源源不断地推出各种创新的智能家居产品，然而在让这些产品实现开箱即用的无缝协作方面，各厂商的步伐却始终迟缓。

多家著名平台提供商、设备制造商及半导体公司正在围绕 Matter 连接标准展开协作，寄望这一标准能最终弥合困扰产品设计师多年的诸多断层。

Matter 标准旨在通过允许设备受控于多个智慧生态，以突破困扰早期标准的智慧家居互联壁垒。[Silicon Labs] 正通过提供核心硅解决方案、开发工具及配套服务，推动行业实现兼容 Matter 的标准产品的研发、生产、认证及部署。

智慧家居的格局——即更广义的物联网范畴，已由多种互联标准所塑造，但每种标准皆有其优势与缺陷。具体表现为：Zigbee 需依赖专属网关或嵌入式控制器；Wi-Fi 的功耗要求对电池驱动型设备来说不切实际；而低功耗蓝牙 (BLE) 技术在大型恒在线场景中则存在传输距离与响应速度方面的不足。Thread 是一种基于 IP 的网状协议，针对低功耗和可靠性进行了优化，适用于恒在线的小型设备，但带宽较低，并且需要应用层堆栈才能实现跨供应商的互操作性。

诸如 Apple HomeKit、Google Home、Amazon Alexa 和 Samsung SmartThings 等针对特定平台的生态系统，导致了开发者环境呈现碎片化。Matter 协议于 2022 年推出，旨在促进设备之间的互操作性、本地控制，并使设备能同时接入多个生态系统和平台并接受其控制。

Matter 是应用级协议，可在 Wi-Fi、以太网和 Thread 上运行，并使用 BLE 进行设备调试和设置。Matter 协议融合了 Google Weave、Apple HomeKit 和 Zigbee 的技术元素，在连接标准联盟 (CSA) 的赞助下完成开发——该联盟正是 Zigbee 联盟经过品牌重塑与扩展后的全新形态。

CSA 拥有超过 700 名会员，其中包括平台和设备供应商 Apple、Google、Amazon 和 Samsung、Home Depot 和 IKEA 等零售商、众多设备制造商，以及 Silicon Labs 等芯片和软件供应商。

CSA 可为开发人员提供开箱即用的核心连接能力：包括 Matter 统一开源软件开发套件、标准化设备模型，以及集加密通信与安全入网功能于一体的内置安全保障系统。这使得开发者能够打造可跨越多个生态系统的单一产品版本，这样既能节省与原型设计相关的时间和成本，又兼具开箱即用和即插即用性。

通过 Matter 协议，边界路由器可将低功耗 Thread 网状网络接入 Wi-Fi 或以太网等 IP 网络，省去了传统物联网网关中互不兼容协议间的报文转化环节。

Silicon Labs 将继续前行

Silicon Labs 是 CSA 的核心成员，也是该联盟 GitHub 开源库的主要开发力量之一。该公司在无线通信协议领域的芯片开发及配套开发工具领域积淀深厚，涵盖了 Thread、Wi-Fi 和蓝牙等无线技术。

为了将这些功能引入 Matter，Silicon Labs 推出了 [xG26 系列] 器件（图 1），这是一种基于通用平台的无线片上系统 (SoC) 和微控制器 (MCU)。

图 1：xG26 系列产品包括三组器件，以并发多协议 MG26 为首。（图片来源：Silicon Labs）

基于 [ARM] Cortex-M33 内核打造并支持高达 3 MB 的闪存和 512 kB 的 RAM，xG26 芯片可处理复杂的应用，并集成了 AI/ML 硬件加速功能，可实现响应迅速、高效的边缘计算。

通过 Matter、OpenThread 和 Zigbee 协议，[EFR32MG26] (MG26) SoC 可实现网状物联网无线连接。这款器件具有高达 2,300 KB 的闪存和 512 KB 的 RAM，是上一代产品的两倍。这款器件为智慧家居、照明和楼宇自动化产品提供了可靠的性能和硬件级安全，并且可以在 Google Home 或 Apple HomeKit 等生态系统中运行，适应各种新兴的用例。

xG26 系列还包括针对低功耗蓝牙和网状网络经过优化的 [EFR32BG26] (BG26) SoC 以及通用型 [EFM32PG26] (PG26) MCU 系列，前者适用于智能照明和便携式医疗设备等应用，后者则专为需要强大处理能力而无需无线连接的应用而设计。此外，还有几个评估板，其中包括 [XG26-EK2709A] Explorer 套件（图 2）。这是一个小型开发和评估平台，用于快速开发 2.4 GHz 无线协议的物联网应用原型，包括低功耗蓝牙、蓝牙网状网络、Zigbee、Thread 和 Matter。

图 2：XG26-EK2709A 配备 USB 接口、板载 SEGGER J-Link 调试器、两个用户 LED 和两个按钮，并通过 mikroBUS 插座和 Qwiic 连接器支持硬件扩展板。（图片来源：Silicon Labs）

结语

Silicon Labs xG26 系列处理能力强劲，存储器充裕且具有如机器学习加速、高级安全等丰富的内置功能，可广泛地支持恒在线低功耗应用，确保其安全、响应迅速且兼容新兴标准。无论是设计并发多协议设备、仅支持蓝牙的产品，还是非无线嵌入式系统，xG26 系列都可以通过涵盖处理能力、内存配置、安全功能和开发工具的共享架构满足各种设计需求。