استفاده از "ماده" برای استاندارد کردن اتصال خانه های هوشمند

صنعت الکترونیک به معرفی محصولات مختلف خانه های هوشمند نوآورانه ادامه می دهد، اما سازندگان برای دستیابی به همکاری یکپارچه برای این محصولات خارج از جعبه کند بوده اند.

چندین ارائه‌دهنده پلت‌فرم، تولیدکنندگان تجهیزات، و شرکت‌های نیمه‌رسانا در حال همکاری در مورد استاندارد اتصال Matter هستند، به این امید که این استاندارد در نهایت بتواند شکاف‌های بسیاری را که برای سال‌ها گریبانگیر طراحان محصول بوده است، پر کند.

هدف استاندارد Matter شکستن موانع اتصال خانه های هوشمند است که استانداردهای اولیه را با اجازه دادن به دستگاه ها توسط چندین اکوسیستم هوشمند کنترل می کنند. آزمایشگاه های سیلیکون با ارائه راه حل های اصلی سیلیکون، ابزارهای توسعه و خدمات پشتیبانی، توسعه، تولید، صدور گواهینامه و استقرار محصولات استاندارد سازگار با Matter را در صنعت هدایت می کنند.

الگوی خانه‌های هوشمند، یعنی دامنه وسیع‌تر اینترنت اشیا، با استانداردهای مختلف اتصال شکل گرفته است، اما هر استاندارد مزایا و معایب خاص خود را دارد. به طور خاص، Zigbee به دروازه‌های اختصاصی یا کنترل‌کننده‌های تعبیه‌شده متکی است. نیازهای مصرف انرژی وای فای برای دستگاه های با باتری غیر واقعی است. با این حال، فناوری بلوتوث کم مصرف (BLE) محدودیت هایی در فاصله انتقال و سرعت پاسخ در سناریوهای آنلاین ثابت در مقیاس بزرگ دارد. Thread یک پروتکل مش مبتنی بر IP است که برای مصرف انرژی و قابلیت اطمینان کم بهینه شده است، مناسب برای دستگاه های کوچک با اتصال آنلاین ثابت، اما با پهنای باند کم و نیاز به پشته لایه برنامه برای قابلیت همکاری متقابل فروشنده.

اکوسیستم‌های خاص پلتفرم‌ها مانند Apple HomeKit، Google Home، Amazon Alexa و Samsung SmartThings منجر به ایجاد محیط‌های توسعه‌دهنده تکه‌تکه شده‌اند. پروتکل Matter در سال 2022 با هدف ارتقای قابلیت همکاری بین دستگاه‌ها، کنترل محلی، و امکان دسترسی همزمان دستگاه‌ها و کنترل توسط چندین اکوسیستم و پلت‌فرم راه‌اندازی شد.

Matter یک پروتکل سطح برنامه است که می تواند روی Wi Fi، Ethernet و Thread اجرا شود و از BLE برای اشکال زدایی و راه اندازی دستگاه استفاده می کند. پروتکل Matter عناصر تکنولوژیکی از Google Weave، Apple HomeKit، و Zigbee را که تحت حمایت مالی اتحادیه استانداردهای اتصال (CSA) توسعه یافته اند، یکپارچه می کند - شکل کاملاً جدیدی از اتحاد Zigbee که تحت تغییر نام تجاری و گسترش قرار گرفته است.

CSA بیش از 700 عضو دارد، از جمله تامین‌کنندگان پلتفرم و دستگاه‌های اپل، گوگل، آمازون و سامسونگ، خرده‌فروشانی مانند Home Depot و IKEA، تولیدکنندگان دستگاه‌های متعدد، و همچنین تامین‌کنندگان تراشه و نرم‌افزار مانند Silicon Labs.

CSA می‌تواند قابلیت‌های اتصال هسته‌ای خارج از جعبه، از جمله مجموعه توسعه نرم‌افزار منبع باز یکپارچه Matter، مدل‌های استاندارد دستگاه، و یک سیستم حفاظت امنیتی داخلی که ارتباطات رمزگذاری شده و عملکردهای دسترسی به شبکه ایمن را ادغام می‌کند، در اختیار توسعه‌دهندگان قرار دهد. این به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا یک نسخه محصول واحد ایجاد کنند که می تواند چندین اکوسیستم را پوشش دهد، در زمان و هزینه های مربوط به نمونه سازی صرفه جویی می کند و در عین حال خارج از جعبه است و می تواند بازی کند.

از طریق پروتکل Matter، روترهای مرزی می توانند شبکه های Thread mesh کم مصرف را به شبکه های IP مانند Wi Fi یا Ethernet متصل کنند و فرآیند تبدیل پیام بین پروتکل های ناسازگار در دروازه های سنتی اینترنت اشیا را حذف کنند.

آزمایشگاه سیلیکون به حرکت رو به جلو ادامه خواهد داد
Silicon Labs یکی از اعضای اصلی CSA و یکی از توسعه دهندگان اصلی مخزن منبع باز GitHub این اتحاد است. این شرکت دارای پایه و اساس عمیقی در توسعه تراشه و پشتیبانی از ابزارهای توسعه در زمینه پروتکل های ارتباطی بی سیم است که فناوری های بی سیم مانند Thread، Wi Fi و Bluetooth را پوشش می دهد.

به منظور معرفی این ویژگی ها به ماده، آزمایشگاه سیلیکون دستگاه های سری xG26 (شکل 1) را راه اندازی کرده است که سیستم بی سیم روی تراشه (SoC) و میکروکنترلر (MCU) مبتنی بر یک پلت فرم جهانی است.

شکل 1: محصولات سری xG26 شامل سه مجموعه دستگاه است که توسط پروتکل چندگانه همزمان MG26 هدایت می شود. (منبع تصویر: آزمایشگاه سیلیکون)

بر اساس هسته ARM Cortex-M33، تا 3 مگابایت حافظه فلش و 512 کیلوبایت رم ساخته و پشتیبانی می کند. تراشه xG26 می‌تواند برنامه‌های پیچیده را مدیریت کند و عملکردهای شتاب سخت‌افزاری AI/ML را ادغام می‌کند، که می‌تواند به محاسبات لبه سریع و کارآمد دست یابد.

از طریق پروتکل‌های Matter، OpenThread و Zigbee، SoC EFR32MG26 (MG26) می‌تواند به اتصال بی‌سیم برای شبکه اینترنت اشیا دست یابد. این دستگاه تا 2300 کیلوبایت حافظه فلش و 512 کیلوبایت رم دارد که دو برابر محصول نسل قبل است. این دستگاه عملکرد قابل اعتماد و امنیت سطح سخت‌افزاری را برای محصولات خانه هوشمند، روشنایی و اتوماسیون ساختمان فراهم می‌کند و می‌تواند در اکوسیستم‌هایی مانند Google Home یا Apple HomeKit اجرا شود و با موارد استفاده در حال ظهور مختلف سازگار باشد.

سری xG26 همچنین شامل SoC EFR32BG26 (BG26) بهینه شده برای بلوتوث کم مصرف و شبکه های مش و همچنین سری MCU همه منظوره EFM32PG26 (PG26) است. اولی برای کاربردهایی مانند روشنایی هوشمند و دستگاه های پزشکی قابل حمل مناسب است، در حالی که دومی برای برنامه هایی طراحی شده است که نیاز به قدرت پردازش قدرتمند بدون اتصال بی سیم دارند. علاوه بر این، چندین تابلوی ارزیابی وجود دارد، از جمله کیت XG26-EK2709A Explorer (شکل 2). این یک پلت فرم توسعه و ارزیابی کوچک برای توسعه سریع نمونه های اولیه برنامه های IoT برای پروتکل های بی سیم 2.4 گیگاهرتز، از جمله بلوتوث کم مصرف، شبکه های مش بلوتوث، Zigbee، Thread و Matter است.