以开源集各方智慧，Nordic SoC解决方案助力Matter AIoT应用开发

　　2023年6月8日，全球领先的专业电子机构媒体AspenCore携手深圳市新一代信息通信产业集群联合主办的“2023国际AIoT生态发展大会“在深圳成功举办。NB5esmc

　　在当日的智能家居&可穿戴分论坛上，Nordic半导体资深现场应用工程师黄东在做主题为“Nordic SoC 解决方案助力Matter AIoT 应用开发”的内容分享时表示：“制定Matter标准的目的，是为了解决多年以来智能家居市场碎片化且不能互联互通的痛点。而简单、互通、可靠、安全成为该标准的优势所在。”此外，他还指出，Matter不仅仅是技术规范，同时对于开发它也提供了完整的工具包，包括公开的技术规范、开源的SDK，还提供认证、测试工具，也规定了认证的测试流程。NB5esmc

Nordic半导体资深现场应用工程师黄东NB5esmc

　　Matter是什么

　　Matter是由业界多家巨头发起并制定的一个开放标准，目的是为了解决多年以来智能家居市场碎片化且不能互联互通的痛点。该标准的优势体现在四方面：NB5esmc

　　简单。其一致的标准，简化了物联网设备的开发;跨平台的体验，简化了消费者购买时的复杂度;更简化了安装与控制流程。NB5esmc

　　互通。其是基于一致的应用层，兼容多种传输层协议，支持Matter协议的设备与平台能保证互通。NB5esmc

　　可靠。因其可以直接由本地控制，不受限于单一云或是单一平台。NB5esmc

　　安全。Matter通过制定完备的安全机制，能够保证其网络设备都是合法和受信任的。NB5esmc

NB5esmc

　　黄东表示， Matter不仅仅是技术规范，同时对于开发它也提供了完整的工具包，包括公开的技术规范、开源的SDK，还提供认证、测试工具，也规定了认证的测试流程，它是通过开源方式集合各方开发力量，其中就包括像Nordic这样的供应商。NB5esmc

　　目前，Matter标准规范是1.1，此标准规范支持的设备包括照明设备(灯泡)、温控设备、安全控制(门锁)类，涉及到安全进入的如人员探测、烟感的探测设备等等。NB5esmc

　　Matter网络架构

　　Matter设备之间的通信主要是基于IPv6，目前Matter v1.0的网络是由 Ethernet，Wi-Fi，与Thread组成;不同的IPv6网络通过edge routers沟通，例如Thread Border Router，Wi-Fi Access Point。Thread、Wi-Fi两种模式是互补的，Thread通常用于低功耗装置，如传感器、门锁、或是不需要高网络带宽的简单装置，如插座、灯泡。NB5esmc

NB5esmc

　　定义不同角色

　　Matter定义了不同的设备角色，包括设备(Device)、控制器(Controller)及桥接设备(Bridge)。NB5esmc

　　第一是设备，如门锁、灯泡等这些专门完成特定功能的设备。NB5esmc

　　第二是控制器，是专门控制前面的device设备，如常见的网关设备，或是软件(例如手机App)。NB5esmc

　　第三是Bridge，就是桥接设备。Matter bridge扮演与非Matter设备沟通(例如Zigbee)的角色，让Matter controller得以控制既有的智慧家庭设备。NB5esmc

　　Matter目标：实现跨生态系统的互联互通

　　黄东指出，Matter Fabric是由多个Matter devices组成的，而同一个Fabric中的Matter devices具有相同的根凭证(Root CA Certificate)与各自的营运凭证(Node Operational Credential)。这些凭证是在Matter devices入网(commissioning))的过程中布置的，而通过这些凭证，Matter Fabric中的装置彼此能够安全地沟通。一个Matter devices可以同时加入多个不同的Fabric，能够实现跨生态，打破生态系统之间的壁垒。一个Matter device可以加入多个不同的Fabric之中。NB5esmc

　　各大智能家庭系统已支持Matter

　　目前，Matter 1.0规范已获得Google Home、Apple Home、Samsung SmartThings以及Amazon Alexa等几大主要的智能家庭生态系统支持。而对于实际生活中是否仍需购买智慧家庭中枢，即网关设备?黄东给出的回复是，仍需要。NB5esmc

　　对此，他进一步指出，目前像苹果、谷歌、三星、亚马逊这些公司都有自己的网关产品，苹果是HomePod Mini音箱，谷歌是Nest Hub，亚马逊是echo。以苹果系统举例，如果控制苹果设备，仍需要其HomePod Mini音箱。虽然IOS已内置了控制的手机应用，但是还需要它的音箱网关设备。为了摆脱这点，其他厂商可以开发独立的Matter控制的手机应用，这样可以做到直接控制，不必说一定要这些网关设备。但此时，自行开发Matter控制的手机应用必须要过Matter认证。NB5esmc

　　此外，对于Matter实现互联互通以后，是否各个厂家的设备都是千篇一律，或具备同样的功能?其实不是的。NB5esmc

　　对此，黄东介绍道：“提供产品的差异化，可从这几个方面：通过更好的无线连接;提供更高效的电源管理;融入目前非常受关注的人工智能/机器学习;提供比较灵活的网络架构的切换;以及添加其他独有的功能，比如可以通过蓝牙功能实现独有功能，此时芯片需要较好地支持多协议，而Nordic在这方面能够提供出色的支持。”NB5esmc

　　差异化案例

　　差异化案例一：以低功耗蓝牙提供更加丰富的功能NB5esmc

　　黄东指出，目前Matter1.0规范定义了完整门锁的功能，从最基本的开锁、关锁，一直到较高阶的比如密码的设置、定时操作和其他的功能。不过，目前市面上现有能看到Matter controller只支持基本开锁、解锁功能。NB5esmc

　　据他介绍，为了支持上述高阶功能，产品制造商可以有两种途径，一种是自行开发独立的controller APP，可以有更多的功能；还有透过多协议的支持，如通过低功耗蓝牙以支持更丰富的功能。NB5esmc

　　差异化案例二：装置固件升级NB5esmc

　　Matter规定了装置必须支持固件升级。在1.0规范里规定了OTA requestor(设备)通过定期询问OTA provider(家庭网关设备)是否需要更新。还有其他替代方案，如可以通过无线的方式(如低功耗蓝牙)或有线方式(如UART)，甚至是云端更新的方式(如HTTP)。NB5esmc

　　差异化案例三：机器学习与MatterNB5esmc

　　机器学习(Machine Learning)快速收集数据并且训练模型还有部署模型的方式。黄东指出，Nordic目前已经能够透过和第三方的深度整合，该公司的SDK和硬件已能够支持这样的方式。NB5esmc

　　差异化案例四：比较灵活的网络架构的切换方式NB5esmc

　　现在每个家庭网络是不尽相同的，Wi-Fi肯定都有，Thread不一定有，目前Matter联动的方式，是如何通过Thread和Wi-Fi实现呢?黄东表示，如果使用Nordic的芯片可实现灵活的支持，也就是说，在安装终端产品之时，可以让用户来选择Matter Wi-Fi或者Matter Thread，这样可以做到产品对网络类型非常灵活的适配。NB5esmc

　　Nordic相关产品

　　此次智能家居&可穿戴分论坛上，黄东介绍的Nordic对Matter产品开发提供的硬件平台，让人眼前一亮。例如nRF52840是基础Matter装置开发平台，基于Nordic系统级芯片，它里面有64MHz Cortex M4处理器，内建1MB Flash和256KB RAM。多协议支持Zigbee，具备J-Link调试器，方便固件的烧录与除错，带有外部QSPI flash方便扩展与装置固件升级。它适合用于开发Matter-over-Thread设备。此外，黄东还介绍了Nordic所提供的nRF5340开发板、nRF7002开发板以及53物联网原型建构平台。NB5esmc

　　机器学习与设备的紧密结合NB5esmc

　　目前，Nordic Thingy：53自带完整固件，与Edge Impulse Studio深度整合，直接在Nordic Thing：53采集模型训练数据。NB5esmc

　　据黄东介绍，Nordic Thingy：53平台能够快速实现机器学习。Thingy：53配合nRF Edge Impulse手机app快速实现机器学习原型。透过nRF Edge Impulse，上传采集数据以后可以添加tag，加以训练，就可以导出模型，模型可以跟编译工具一起进行编译链接，用户下载到Thingy：53上，在Thingy：53上就可以进行实时预测推断。NB5esmc

　　为了展现Thingy：53的魅力，活动现场还播放了一段Demo视频，以展示用手势控制Matter相关设备。这个模型在运行运算时，根据传感器传播数据，使用已经预先训练好的模型，固件里面的Accelerator(开关)，可以触发Matter设备相关动作，可以开等或者关灯。此Demo运行以后，看到效果就是，当上下移动Thingy：53时，它就会开一个Matter灯;当水平旋转时，就会关闭Matter灯。NB5esmc

NB5esmc

　　黄东表示，Nordic对Matter产品开发提供全方位的支持。其包括，提供整合的Matter 1.0 SDK;提供通过认证的Thread协议栈，方便申请Matter认证；提供通过认证的低功耗蓝牙协议栈，方便申请Matter认证；提供认证过的Wi-Fi6协议栈，方便申请Matter认证；支持Thread与低功耗蓝牙同时多任务操作；多样的Matter范例与应用。完整的固件打包工具及测试工具，方便工厂端制造Matter产品的需求。友善的开发接口，使用Visual Studio Code与nRF Connect扩充插件。透过Nordic DevZone与现场应用工程师为客户提供技术支持。NB5esmc

NB5esmc