Normaliser l'interconnectivité des maisons intelligentes avec Matter

L'industrie électronique fournit un flux incroyable de produits innovants pour la maison intelligente, mais tarde à offrir aux consommateurs la possibilité de les faire fonctionner ensemble de manière transparente dès leur sortie de l'emballage.

De nombreux fournisseurs de plateformes, fabricants de dispositifs et entreprises de semi-conducteurs leaders se rallient à la norme de connectivité Matter, dans l'espoir qu'elle comblera enfin les nombreuses lacunes qui frustrent les concepteurs de produits depuis des années.

Matter vise à aider à surmonter les problèmes d'interconnectivité des maisons intelligentes ayant affecté les normes précédentes en permettant aux dispositifs d'être contrôlés par plusieurs écosystèmes. Silicon Labs contribue à cette transition en proposant les solutions de puces, les outils de développement et les services requis pour la conception, la fabrication, la certification et le déploiement de produits conformes à Matter.

Le paysage de la maison intelligente, et plus largement l'environnement IoT, ont été façonnés par diverses normes d'interconnectivité, chacune présentant ses propres forces et faiblesses. Il s'agit notamment de Zigbee, qui nécessite des concentrateurs propriétaires ou des contrôleurs embarqués, de Wi-Fi, dont la consommation d'énergie n'est pas optimale pour les dispositifs fonctionnant sur batterie, et de Bluetooth Low Energy (BLE), dont la portée et la réactivité sont insuffisantes pour les environnements toujours actifs plus étendus. Thread, un protocole maillé basé sur IP et optimisé pour une faible consommation d'énergie et une grande fiabilité, fonctionne bien pour les petits dispositifs toujours actifs, mais il offre une faible largeur de bande et requiert une couche application pour l'interopérabilité entre les fournisseurs.

Les écosystèmes spécifiques à une plateforme comme Apple HomeKit, Google Home, Amazon Alexa et Samsung SmartThings présentent un environnement de développement fragmenté. Matter a été introduit en 2022 pour favoriser l'interopérabilité et le contrôle local, et permettre aux dispositifs de se connecter simultanément à plusieurs écosystèmes et plateformes et d'être contrôlés par eux.

Matter est un protocole au niveau application qui fonctionne sur Wi-Fi, Ethernet et Thread, et qui utilise BLE pour la mise en service et la configuration des dispositifs. Il englobe des éléments de Google Weave, Apple HomeKit et Zigbee, sous les auspices de l'alliance CSA (Connectivity Standards Alliance), l'évolution rebaptisée et étendue de la Zigbee Alliance.

L'alliance CSA compte plus de 700 membres, dont les fournisseurs de plateformes et de dispositifs Apple, Google, Amazon et Samsung, des détaillants tels que Home Depot et IKEA, de nombreux fabricants de dispositifs et des fournisseurs de puces et de logiciels tels que Silicon Labs.

L'alliance CSA offre aux développeurs une connectivité de base immédiate, un kit de développement logiciel open-source Matter unifié, des modèles de dispositifs standardisés et une sécurité intégrée incluant des communications cryptées et une intégration sécurisée. Cela permet de développer une version unique d'un produit capable de fonctionner dans plusieurs écosystèmes, permettant d'économiser le temps et les coûts associés au prototypage, tout en offrant une compatibilité plug-and-play immédiate.

Avec Matter, un routeur interzone connecte les réseaux maillés Thread basse consommation à d'autres réseaux IP tels que Wi-Fi et Ethernet, sans qu'il ne soit nécessaire de traduire les messages entre des protocoles incompatibles, comme c'est généralement le cas avec les passerelles IoT traditionnelles.

Silicon Labs joue la carte de l'innovation

Silicon Labs est un acteur clé de l'alliance CSA et l'un des principaux contributeurs à son référentiel GitHub. L'entreprise apporte son expertise dans le développement de puces et d'outils de développement pour les protocoles sans fil, notamment Thread, Wi-Fi et Bluetooth.

Silicon Labs a transposé ces capacités à Matter, et présente sa famille de produits xG26 (Figure 1), une gamme de microcontrôleurs (MCU) et de systèmes sur puce (SoC) sans fil reposant sur une plateforme commune.

Figure 1 : La famille de produits xG26 comprend trois groupes de dispositifs, emmenés par le MG26 à protocoles multiples concurrents. (Source de l'image : Silicon Labs)

Architecturées sur un cœur ARM Cortex-M33 et prenant en charge jusqu'à 3 Mo de mémoire Flash et 512 Ko de RAM, les puces xG26 offrent la puissance de traitement permettant de gérer des applications complexes, avec une accélération matérielle IA/ML intégrée pour favoriser un edge computing réactif et efficace.  

Les SoC EFR32MG26 (MG26) permettent une connectivité sans fil IoT maillée en utilisant les protocoles Matter, OpenThread et Zigbee. Ils sont dotés de 2300 Ko de mémoire Flash et de 512 Ko de RAM, soit le double de ce qui était disponible sur les dispositifs de génération précédente. Ils offrent des performances solides et une sécurité au niveau du matériel pour les produits de maison intelligente, d'éclairage et d'immotique, et ils peuvent fonctionner sur des écosystèmes tels que Google Home ou Apple HomeKit, avec la capacité de s'adapter aux cas d'utilisation émergents.

La famille xG26 inclut également les SoC EFR32BG26 (BG26), optimisés pour Bluetooth LE et Mesh et adaptés à des applications telles que l'éclairage intelligent et les dispositifs médicaux portables, ainsi que la gamme de microcontrôleurs EFM32PG26 (PG26) à usage général destinée applications exigeant un traitement robuste sans connectivité sans fil. En outre, plusieurs cartes d'évaluation sont disponibles, notamment le kit d'exploration XG26-EK2709A (Figure 2), une plateforme de développement et d'évaluation à facteur de forme compact pour le prototypage rapide d'applications IoT pour les protocoles sans fil 2,4 GHz, notamment Bluetooth LE, Bluetooth Mesh, Zigbee, Thread et Matter.

Figure 2 : Le XG26-EK2709A est doté d'une interface USB, d'un débogueur SEGGER J-Link embarqué, de deux LED utilisateur et de deux boutons, avec une prise en charge pour les cartes d'extension matérielle via une prise mikroBUS et un connecteur Qwiic. (Source de l'image : Silicon Labs)

Conclusion

La famille xG26 de Silicon Labs offre de vastes capacités de puissance de traitement et de mémoire, ainsi que des fonctionnalités intégrées telles que l'accélération de l'apprentissage automatique et la sécurité avancée, afin de prendre en charge un large éventail d'applications pour les dispositifs toujours actifs basse consommation qui doivent être sécurisés, réactifs et compatibles avec les normes émergentes. Qu'il s'agisse de concevoir des dispositifs à plusieurs protocoles concurrents, des produits Bluetooth uniquement ou des systèmes embarqués filaires, la famille xG26 couvre l'ensemble des besoins de conception grâce à une architecture partagée qui englobe la puissance de traitement, la configuration de mémoire, les fonctions de sécurité et les outils de développement.