來源：英飛凌官方微信

2019 年底，中國已成為全球最大的物聯網市場，全球 15 億台蜂窩網路連接設備中 9.6 億台來自中國，占比 64%。國內智慧家居產品和解決方案的普及程度不斷提高，消費者對智慧家居設備的需求也不斷增加。根據預測，到 2025 年，中國智慧家居市場的規模將達到數千億人民幣，將成為全球最大的智慧家居市場消費國，佔據全球 50% - 60% 的智慧家居市場消費份額。

但是多種 IoT 技術和眾多生態系統並存，互相競爭，彼此之間不能互聯互通也成為智慧家居行業最大的弊病。對於消費者來說，在購買智慧家居設備時，很難確定這個設備是否跟自己選定的生態系統相容，並且生態系統一旦選定就很難換成其他的廠家；對於開發者來說，開發人員需要針對要支援的生態系統開發相應的產品，費時費力。CSA 聯盟發起的 Matterr 的出現就是解決各個生態系統之間的互通性，讓設備可以通過單一協定與任何 Matterr 認證的生態系統相容。

Matter 是什麼

Matterr 是一套基於 IPV6 的應用層協定，Matterr 採用了開源軟體開發套件（SDK）來實現，該工具包不僅包含規範的實現，還包括豐富的示例和可交互操作的代碼。在 OSI 模型的上三層中，核心 Matterr 協議適用於任何類型的 IPv6 傳輸和網路。控制和其他操作通信是通過 IPv6 進行的，而藍牙低功耗（Bluetooth® Low Energy）和 NFC 可以用於設備的配置。與 Thread 類似，Matterr 構建在 IPv6 之上，它包括強大的加密功能，對設備類型及其資料進行了明確定義，並支援多個生態系統。

Matterr 還支援橋接其它智慧家居技術，如 Zigbee、藍牙 Mesh 和 Z-Wave，這意味著基於這些協定的設備可以通過橋接器作為 Matter 設備運行。

圖 1 Matter 協定與 TCP/IP 和 OSI 協定並列圖

Matter 標準的關鍵點

• Matter 比雲對雲連接具有更低的延遲和更高的可靠性，因為它是基於 IP 的本地連線協定。
• 較低的開發成本：只需構建一次，就可以在所有 Matter 認證的生態系統中使用。
• 資料模型是基於 Zigbee 的 ZCL 協議上擴展得到。
• 在所有支援 Matter 的設備上具有一致的設置體驗。
• 通過其他支援 Matter 的生態系統進行設備共用和控制。
• 支援多種不同硬體平臺（Wi-Fi-Thread-Ethernet）的設備之間的互通性廣泛。
• 目前支援的通信協定：Ethernet/Wi-Fi/Wi-Fi + BLE/Thread + BLE（BLE 只用於配網）。
• 綁定配網：需要帶外資訊（配對碼、二維碼、NFC 等）建立安全通路，單項認證設備，非對稱憑證連結。
• 通過 DCL 來存放公共資訊，部署在基於區塊鏈技術的平臺上防止篡改。

Matter 智能家居生態

• 在 Matter 智慧家居生態中，各種設備可以通過使用相同的 Matter 協議進行通信和互動。這些設備可以包括智慧燈具、智慧插座、溫度控制器、門鎖、攝像頭、揚聲器等。通過遵循 Matter 標準，這些設備能夠無縫協作，實現統一的用戶體驗和功能。
• 不同品牌和設備之間的互通性是 Matter 生態的核心。無論來自不同廠商的設備還是不同類型的智慧家居設備，只要它們都符合 Matter 標準，就能夠在同一個生態系統中相互連接和通信。
• Matter 生態系統不僅限於單個設備，還可以擴展到多個設備、服務和平臺的集合，這樣使用者可以通過添加更多的 Matter 設備來構建更為複雜和全面的智慧家居系統。
• Matter 智慧家居生態系統的目標是為使用者提供更便捷、靈活和綜合的智慧家居體驗，通過建立一個統一的生態系統，Matter 使使用者能夠選擇和使用各種 Matter 認證的設備，實現智慧家居的集成和控制。

圖 2 Matter 智能家居佈局示例

基於 PSoC™ 6 的 Matter 方案

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PSoC™ 6 系列採用超低功耗架構構建，微控制器採用低功耗設計技術，非常適用于電池供電應用。雙核 Arm® Cortex®-M4 和 Cortex-M0+ 架構使設計人員能夠同時優化功耗和性能。借助雙核結構和可配置的記憶體和外設保護單元，PSoC™ 6 微控制器提供了由 Arm 的平臺安全架構（PSA）定義的最高級別的保護。

圖 3 基於 PSoC™ 6 的 Matter 解決方案系統框圖

• 該方案為 Matter 生態系統展示了一個家庭的自動化演示，展示了智慧門鎖、人體感應感測器和智慧照明節點如何無縫協同工作，實現家庭自動化常式。
• Matter 生態系統解決方案可以通過 Ethernet、WI-FI 和 Thread 15.4 三種協議進行通信。該解決方案展示了 Matter over Wi-Fi 和 Matter over Thread。使用 Matter over Wi-Fi 進行通信的智慧門鎖使用了 PSoC™ 6 作為應用處理器。演示中的安全元件採用了 OPTIGA™ Trust M，配備了一個 NFC 讀卡器，並且使用 AIROC™ 系列超低功耗藍牙® Wi-Fi 組合模組
• 演示中的人體感應感測器節點使用了 XENSIV™ 感測器系列中的 60 GHz 雷達感測器，通過 Matter over Wi-Fi 與 PSoC™ 6 和 AIROC™ WI-FI 進行連接，以傳輸人體存在狀態。
• 系統中的第三個節點是一個使用 Matter over Thread 進行通信的照明節點。
• 當居住者靠近門時，正在運行 Matter over Wi-Fi 的 60 GHz 感測器會檢測到存在，並使用 Matter over Thread 觸發門廊燈的開啟。在此演示中，蘋果電視充當 Matter 中樞，完成所有的轉換工作，但也可以使用來自其他廠商的 Matter 中樞替代蘋果電視。
• 解鎖門的方法有三種：可以使用來自 CIPURSE™ 系列的 NFC 卡，可以在由 PSoC™ 6 上運行的 CAPSENSE™ 技術驅動的鍵盤上輸入 PIN 碼，或者可以使用像 Apple Home 應用程式這樣的移動應用程式打開門鎖。
• 在 Apple Home 應用程式中，當我們點擊解鎖時，可以看到門被解鎖。作為家庭自動化序列的一部分，當門解鎖時，客廳的燈光也會打開。這種類型的家庭自動化還可以觸發其他下游事件，比如關閉家庭安全系統或與恒溫器進行互動。
• 當用戶關閉門時，客廳中的人體感應感測器不再檢測到存在，門鎖將自動鎖上。然後，當居住者離開門口一段距離時，存在檢測會起作用，門廊燈將關閉。這個演示展示了 Matter 的重要性以及我們如何無縫連接不同的智慧家居設備。
• 該演示支援 Matter 的多管理員功能，允許智慧家居設備在蘋果和三星等智慧家居系統供應商中同時運行。多管理員功能為您提供了配置智慧家居的靈活性，無需強制選擇單一的控制器、平臺或應用程式。
• 該方案允許您將照明、人體感應感測器或智慧門鎖節點添加到蘋果或三星智慧家居系統中的任一系統中。您可以無縫切換使用蘋果 Home 應用程式和三星 SmartThings 應用程式，以向 Matter 智慧家居網路添加設備、控制設備並查看每個設備的狀態。您可以使用蘋果 Home 應用程式解鎖智慧門鎖，門的狀態將在三星 SmartThings 應用程式中更新。如果您所在的家庭成員使用 iOS 和 Android 設備的混合組合，這個功能會非常有用。
• 方案中的 PSoC™ 6 智慧門鎖代碼和移動應用程式使用來自公共存儲庫的標準 Matter SDK 進行構建，展示了 Matter 如何簡化開發並提高智慧家居設備之間的互通性。

Matter 作為一個開放的智慧家居標準，具有廣泛的支持、真正的互通性、簡化的設備配置和控制，以及安全性和隱私保護等優勢，因此具備良好的前景和發展潛力。隨著越來越多的公司和設備製造商採用 Matter 標準，將形成一個龐大的生態系統，越來越多的設備類型和功能納入標準中。除了傳統的智慧家居設備，如燈光、開關、鎖、家電、安防設備、健康監測設備等設備類型均已加入到標準中，並且 Matter 的發展還會帶動雲服務和智慧化能力的提升，為大家帶來更便捷的智慧家居體驗。

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本文作者

錢城都

英飛凌安全互聯系統事業部
高級主任工程師

參考文獻：

[1] CSA. The Foundation for connected Things,[EB/OL].[2023-06-02].
[2] CSA. connectedhomeip,[EB/OL].[2023-06-02].
[3] Infineon. Getting started with Matter over Wi-Fi on PSoC™ 6 MCUs inModusToolbox™, [EB/OL].[2023-06-02].
[4] Lily Li , Kai Cui .中國物聯網連接規模預測，2022—2026[EB/OL].[2023-06-02].

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