L’industria elettronica continua a introdurre vari prodotti innovativi per la casa intelligente, ma i produttori sono stati lenti nel raggiungere una collaborazione perfetta per questi prodotti fuori dagli schemi.
Diversi noti fornitori di piattaforme, produttori di apparecchiature e aziende di semiconduttori stanno collaborando allo standard di connettività Matter, nella speranza che questo standard possa alla fine colmare le numerose lacune che affliggono i progettisti di prodotti da molti anni.
Lo standard Matter mira a superare le barriere alla connettività della casa intelligente che affliggevano i primi standard consentendo ai dispositivi di essere controllati da più ecosistemi intelligenti. Silicon Labs guida lo sviluppo, la produzione, la certificazione e l'implementazione di prodotti standard compatibili con Matter nel settore fornendo soluzioni di base in silicio, strumenti di sviluppo e servizi di supporto.
Il modello delle case intelligenti, vale a dire l’ambito più ampio dell’Internet delle cose, è stato modellato da vari standard di interconnessione, ma ciascuno standard presenta i propri vantaggi e svantaggi. Nello specifico, Zigbee si basa su gateway dedicati o controller incorporati; I requisiti di consumo energetico del Wi-Fi non sono realistici per i dispositivi alimentati a batteria; Tuttavia, la tecnologia Bluetooth a basso consumo (BLE) presenta limitazioni nella distanza di trasmissione e nella velocità di risposta in scenari online costanti su larga scala. Thread è un protocollo mesh basato su IP ottimizzato per un basso consumo energetico e affidabilità, adatto a piccoli dispositivi con connettività online costante, ma con larghezza di banda ridotta e che richiede uno stack di livelli applicativi per l'interoperabilità tra fornitori.
Gli ecosistemi specifici delle piattaforme come Apple HomeKit, Google Home, Amazon Alexa e Samsung SmartThings hanno portato ad ambienti di sviluppo frammentati. Il protocollo Matter è stato lanciato nel 2022 con l'obiettivo di promuovere l'interoperabilità tra dispositivi, il controllo locale e consentire ai dispositivi di accedere ed essere controllati simultaneamente da più ecosistemi e piattaforme.
Matter è un protocollo a livello di applicazione che può essere eseguito su Wi-Fi, Ethernet e Thread e utilizza BLE per il debug e la configurazione del dispositivo. Il protocollo Matter integra elementi tecnologici di Google Weave, Apple HomeKit e Zigbee, sviluppati sotto il patrocinio della Connectivity Standards Alliance (CSA), una nuova forma di Zigbee Alliance che ha subito rebranding ed espansione.
CSA conta oltre 700 membri, tra cui fornitori di piattaforme e dispositivi Apple, Google, Amazon e Samsung, rivenditori come Home Depot e IKEA, numerosi produttori di dispositivi, nonché fornitori di chip e software come Silicon Labs.
CSA può fornire agli sviluppatori funzionalità di connettività fondamentali pronte all'uso, tra cui la suite di sviluppo software open source unificata di Matter, modelli di dispositivi standardizzati e un sistema di protezione della sicurezza integrato che integra comunicazioni crittografate e funzioni di accesso sicuro alla rete. Ciò consente agli sviluppatori di creare un'unica versione del prodotto in grado di estendersi su più ecosistemi, risparmiando tempo e costi relativi alla prototipazione pur essendo pronto all'uso e plug and play.
Attraverso il protocollo Matter, i router di confine possono connettere reti mesh Thread a basso consumo a reti IP come Wi-Fi o Ethernet, eliminando il processo di conversione dei messaggi tra protocolli incompatibili nei tradizionali gateway IoT.
Silicon Labs continuerà ad andare avanti
Silicon Labs è un membro fondamentale di CSA e uno dei principali sviluppatori del repository open source GitHub dell'alleanza. L'azienda ha una profonda esperienza nello sviluppo di chip e nel supporto di strumenti di sviluppo nel campo dei protocolli di comunicazione wireless, che coprono tecnologie wireless come Thread, Wi-Fi e Bluetooth.
Per introdurre queste funzionalità in Matter, Silicon Labs ha lanciato i dispositivi della serie xG26 (Figura 1), che sono sistemi wireless su chip (SoC) e microcontrollori (MCU) basati su una piattaforma universale.
Figura 1: I prodotti della serie xG26 includono tre serie di dispositivi, guidati dal multiprotocollo simultaneo MG26. (Fonte immagine: Silicon Labs)
Basato sul core ARM Cortex-M33, costruisce e supporta fino a 3 MB di memoria flash e 512 kB di RAM. Il chip xG26 è in grado di gestire applicazioni complesse e integra funzioni di accelerazione hardware AI/ML, che possono ottenere un edge computing rapido ed efficiente.
Attraverso i protocolli Matter, OpenThread e Zigbee, il SoC EFR32MG26 (MG26) può ottenere la connettività wireless per l'IoT mesh. Questo dispositivo ha fino a 2300 KB di memoria flash e 512 KB di RAM, ovvero il doppio rispetto al prodotto della generazione precedente. Questo dispositivo fornisce prestazioni affidabili e sicurezza a livello hardware per prodotti di casa intelligente, illuminazione e automazione degli edifici e può funzionare in ecosistemi come Google Home o Apple HomeKit, adattandosi a vari casi d'uso emergenti.
La serie xG26 include anche il SoC EFR32BG26 (BG26) ottimizzato per Bluetooth a bassa potenza e reti mesh, nonché la serie MCU EFM32PG26 (PG26) per uso generale. Il primo è adatto per applicazioni quali illuminazione intelligente e dispositivi medici portatili, mentre il secondo è progettato per applicazioni che richiedono una potente potenza di elaborazione senza connettività wireless. Inoltre, sono disponibili diverse schede di valutazione, incluso il kit Explorer XG26-EK2709A (Figura 2). Si tratta di una piccola piattaforma di sviluppo e valutazione per sviluppare rapidamente prototipi di applicazioni IoT per protocolli wireless a 2,4 GHz, tra cui Bluetooth a basso consumo, reti mesh Bluetooth, Zigbee, Thread e Matter.