如何应用Matter协议?智能家居开发与EIT计划资源解析

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你是否曾为家中不同品牌的智能设备无法协同工作而烦恼?小米的灯、华为的摄像头、苹果的HomePod,各自为政,互不兼容。这种碎片化体验正是智能家居行业长期以来的痛点,而Matter协议的出现正在改变这一局面。2023年6月,贸泽电子通过其Empowering Innovation Together(共求创新,EIT)计划推出了重点关注Matter连接标准的专题内容,为开发者和工程师提供了宝贵资源。

Matter作为连接标准联盟(CSA)推出的统一物联网连接标准,旨在通过基于IP的通用协议解决智能家居设备的互操作性问题。这项得到苹果、亚马逊、谷歌等数百家公司支持的标准,正在重塑智能家居生态系统的未来格局。

一、Matter协议的核心优势与技术创新

Matter协议之所以备受关注,是因为它解决了智能家居领域长期存在的几个关键问题。

真正的设备互操作性是Matter*突出的优势。传统智能家居生态中,不同品牌设备往往无法直接通信,用户不得不使用多个应用和控制中心。Matter通过统一的应用层标准,使不同品牌的设备能够在同一网络中无缝协作。

简化用户体验。Matter设备只需要一次配网过程,就可以被多个生态系统同时识别和使用。这意味着用户可以用苹果Home应用控制谷歌设备,或用亚马逊Alexa应用管理小米设备,大大降低了使用门槛。

强大的安全架构。Matter采用了基于NIST P-256曲线(Secp256r1)的椭圆曲线加密法,使用AES模式进行共享密钥加密操作,SPAKE2+用于基于密码的身份验证。所有单播消息都有重放保护并且经过身份验证,确保了通信安全。

本地网络优先的设计理念。Matter设备优先在本地网络中进行通信,不依赖云服务器连接,这不仅提高了响应速度,还在互联网中断时保持了设备的正常运作。

多管理员支持能力。Matter引入了名为Fabric的概念,这是共享一个信任根的设备集合。一个设备可以同时加入多个Fabric,使不同家庭成员都能拥有对设备的控制权,而不会互相干扰。

二、EIT计划提供的Matter开发资源

贸泽电子的EIT计划为开发者和工程师提供了丰富的Matter相关资源,帮助其快速掌握这一新技术。

《科技在你我之间》播客是EIT计划的重要组成部分,由贸泽技术内容总监Raymond Yin主持。前三集邀请了连接标准联盟**技术官Chris LaPré和NXP Semiconductors无线连接市场总监Sujata Neidig作为嘉宾,深入探讨Matter的市场推广、兼容设备类型以及设计考虑因素。

技术文章和应用指南覆盖了Matter开发的各个方面。这些资源包括如何选择合适的模块化系统(SoM)进行集成、在产品开发中使用Matter的技巧、以及基于Matter开发应用程序的实用建议。

参考设计和开发工具是快速入门的关键。贸泽提供了多种兼容Matter的开发板和套件,如英飞凌CY8CEVAL-062S2 PSoC 62S2评估套件,该套件支持M.2接口连接器,可用于连接各种无线电模块。

制造商解决方案汇总。EIT计划得到了Nordic Semiconductor、Schneider Electric、Texas Instruments、NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Silicon Labs、英飞凌和Microchip Technology等知名半导体制造商的支持,提供了各自针对Matter的解决方案。

三、Matter在智能家居中的典型应用场景

Matter协议正在各种智能家居场景中发挥作用,为用户带来更统一的体验。

照明控制系统是Matter*直接的应用领域。通过Matter协议,不同品牌的灯泡、灯带和开关可以协同工作,用户可以用一个应用控制所有照明设备,创建统一的场景模式。

安防与门禁系统。智能门锁、摄像头、门窗传感器和报警器可以通过Matter协议实现联动,当检测到异常情况时,系统可以自动触发灯光、声光报警等多种响应。

环境调节设备。空调、暖气、加湿器和空气净化器可以通过Matter协议协同工作,根据温度、湿度和空气质量数据自动调节室内环境,提供更舒适的生活空间。

娱乐与多媒体系统。智能电视、音响和流媒体设备可以通过Matter协议与其他家居设备集成,实现如"观影模式"这样的场景,自动调节灯光、关闭窗帘并调整音频设置。

能源管理应用。智能插座、电能监测器和太阳能系统可以通过Matter协议协同优化家庭能源使用,在电价低谷时段自动启动高耗能设备,降低能源开支。

四、开发Matter设备的实践建议

对于准备开发Matter兼容产品的工程师,以下几个方面值得特别关注。

硬件平台选择是关键**步。目前市场上有多款支持Matter的芯片和模块,如NXP Semiconductors的RW612无线微控制器,它集成了Wi-Fi 6和低功耗蓝牙5.4无线电,支持802.15.4协议,可实现与Thread网状网络和Zigbee协议的三频集成。

开发工具链搭建。英飞凌的ModusToolbox是支持PSoC微控制器和AIROC蓝牙/Wi-Fi组合器件的开发环境,可以大大加速Matter产品的开发进程。

安全考虑必须从设计初期就融入产品。Matter要求设备具备安全启动、调试、固件更新和生命周期管理能力,使用如NXP的EdgeLock安全区域等技术可以帮助满足这些要求。

测试与认证过程。产品需要通过连接标准联盟的Matter认证,确保符合规范并具有互操作性。利用预认证的模块和参考设计可以简化这一过程。

用户体验设计。虽然Matter解决了技术互操作性问题,但产品的用户体验仍然需要精心设计。简洁的配网流程、直观的控制界面和可靠的性能是赢得用户的关键。

五、未来展望与**见解

Matter协议的发展正在推动智能家居行业向更加开放、互联的方向演进。

生态系统融合加速。随着更多厂商支持Matter,传统的智能家居生态边界逐渐模糊,用户将不再被锁定在单一品牌生态中,可以自由选择*适合的产品。

新商业模式涌现。Matter的普及可能会催生新的服务模式,如专业智能家居集成服务、跨平台场景定制和数据分析等增值服务。

AI与智能家居的深度融合。随着设备互联互通问题的解决,人工智能可以更好地理解和学习用户的习惯和偏好,提供更智能的自动化体验。

边缘计算能力提升。Matter的本地优先理念将推动家庭网关和边缘设备计算能力的提升,更多处理将在本地完成,提高响应速度和隐私保护。

行业标准整合。Matter可能会成为智能家居领域的基础标准,与其他行业标准如DLNA、AirPlay等进一步整合,提供更丰富的媒体体验。

个人观点

Matter协议的推出标志着智能家居行业从"生态竞争"转向"生态协作"的重要转折点。然而,技术标准的统一只是**步,真正的挑战在于如何在这个统一的标准上实现差异化创新。

我认为,未来的智能家居竞争将从单纯的设备功能竞争,转向用户体验、数据智能和服务生态的竞争。厂商需要在保证互操作性的同时,通过软件体验、场景智能和服务质量来赢得用户。

对于开发者来说,Mature既带来了机遇也带来了挑战。一方面,统一的标准降低了开发复杂度;另一方面,竞争门槛提高,需要在更广阔的市场上与更多参与者竞争。成功的关键在于深入理解用户需求,找到细分场景的创新点,并充分利用Matter提供的互通基础

值得注意的是,Matter目前主要关注家庭环境,但其潜力远不止于此。随着技术成熟,Matter很可能向商业、工业等更广泛的应用场景扩展,成为物联网领域的通用连接标准。

常见问题解答

Q:现有非Matter设备能否与Matter设备一起工作?

A:是的,通过桥接设备可以实现。Matter规范中包含了桥接规定,允许非Matter设备通过专门的网桥设备与Matter生态系统一起工作。这意味着用户不必立即更换所有现有设备,就可以逐步过渡到Matter生态系统。

Q:Matter协议支持哪些无线通信技术?

A:Matter 1.0主要支持三种无线通信技术:Wi-Fi(用于高带宽设备)、Thread(用于低功耗设备)和以太网(用于有线连接)。蓝牙主要用于设备的初始配网过程。这种多无线电支持使Matter能够适应不同类型的智能家居设备需求。

Q:开发Matter产品需要哪些特殊准备?

A:开发Matter产品需要准备兼容的硬件平台(支持Wi-Fi或Thread)、软件开发工具(如Matter SDK)、安全元件(用于设备认证)和测试环境(用于认证测试)。利用预认证的模块和参考设计可以显著降低开发难度和时间。

**见解

Matter协议的真正价值远不止于技术互操作性,它正在重塑智能家居行业的价值链和竞争格局。在Matter之前,智能家居市场被各大科技巨头的生态系统分割,设备厂商往往需要选择阵营,用户则面临兼容性困扰。Mature通过创建统一标准,降低了新进入者的门槛,使创新企业可以更专注于产品本身而不是生态兼容性。

从长远看,Matter可能会推动智能家居行业从"硬件中心"向"服务中心"转变。当设备间可以无缝协作时,真正的差异化将体现在软件体验、场景智能和服务质量上。这种转变将为行业带来新的创新空间和商业模式机会。

同时,Matter的成功也体现了开放标准在物联网时代的重要性。在碎片化严重的物联网领域,Mature展示了一种通过行业合作解决互操作性问题的有效路径。这种模式可能会被其他物联网垂直领域借鉴,推动整个物联网行业向更加开放、互联的方向发展。

*后,作为开发者,拥抱Matter不仅意味着获得更广阔的市场机会,也意味着需要转变思维——从为特定生态开发产品,转向为统一标准开发产品,同时在这个标准上寻找独特的价值主张。这既是一个挑战,也是一个巨大的创新机遇。

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