Estandarización de la interconectividad del hogar inteligente con 'Matter'

La industria electrónica ofrece un flujo increíble de productos innovadores para el hogar inteligente, pero ha tardado en proporcionar a los consumidores la capacidad de hacer que todos funcionen juntos sin problemas desde el primer momento.

Muchos de los proveedores de plataformas, fabricantes de dispositivos y empresas de semiconductores más destacados se están uniendo en torno al estándar de conectividad Matter, que esperan que finalmente cierre las muchas brechas que han frustrado a los diseñadores de productos durante años.

Matter tiene como objetivo superar los problemas de interconectividad del hogar inteligente que plagaron los estándares anteriores al permitir que los dispositivos sean controlados por múltiples ecosistemas. Silicon Labs está ayudando a impulsar esta transición con soluciones básicas de silicio, herramientas de desarrollo y servicios necesarios para diseñar, construir, certificar e implementar productos compatibles con Matter.

El panorama del hogar inteligente, y el entorno de IoT en general, ha sido moldeado por varios estándares de interconectividad, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades. Estos incluyen la necesidad de Zigbee de concentradores propietarios o controladores integrados, los requisitos de consumo de energía de Wi-Fi que no son prácticos para dispositivos que funcionan con baterías, y la falta de alcance y capacidad de respuesta de Bluetooth Low Energy (BLE) requerida para entornos más grandes y siempre activos. Thread, un protocolo mesh basado en IP optimizado para bajo consumo y confiabilidad, funciona bien para dispositivos pequeños y siempre activos, pero tiene poco ancho de banda y requiere una pila de capa de aplicación para la interoperabilidad entre proveedores.

Los ecosistemas específicos de la plataforma, como Apple HomeKit, Google Home, Amazon Alexa y Samsung SmartThings, presentan un entorno de desarrollo fragmentado. Matter se introdujo en 2022 para fomentar la interoperabilidad, el control local y permitir que los dispositivos se conecten y sean controlados simultáneamente por múltiples ecosistemas y plataformas.

Matter es un protocolo de nivel de aplicación que se ejecuta a través de Wi-Fi, Ethernet y Thread, y utiliza BLE para la puesta en marcha y configuración de dispositivos. Abarca elementos de Google Weave, Apple HomeKit y Zigbee, bajo los auspicios de la Connectivity Standards Alliance (CSA), la evolución renombrada y ampliada de la Zigbee Alliance.

La membresía de CSA de más de 700 incluye proveedores de plataformas y dispositivos Apple, Google, Amazon y Samsung; minoristas como Home Depot e IKEA; numerosos fabricantes de dispositivos; y proveedores de silicio y software como Silicon Labs.

El CSA proporciona a los desarrolladores conectividad central lista para usar, un kit de desarrollo de software de código abierto unificado Matter, modelos de dispositivos estandarizados y seguridad integrada que incluye comunicaciones cifradas e incorporación segura. Esto permite el desarrollo de una única versión del producto que puede funcionar en múltiples ecosistemas, lo que ahorra tiempo y costos asociados a la creación de prototipos, al tiempo que ofrece compatibilidad plug-and-play lista para usar.

Con Matter, un router de borde conecta redes mesh Thread de baja potencia a otras redes IP como Wi-Fi y Ethernet, sin necesidad de traducir mensajes entre protocolos incompatibles, como es habitual en las pasarelas IoT tradicionales.

Silicon Labs avanza

Silicon Labs es un actor clave en la CSA y uno de los principales contribuyentes a su repositorio GitHub. La empresa aporta su experiencia en el desarrollo de silicio y herramientas de desarrollo para protocolos inalámbricos, como Thread, Wi-Fi y Bluetooth.

Al trasladar esas capacidades a Matter, Silicon Labs presentó su familia xG26 (Figura 1), una gama de sistemas inalámbricos en chips (SoC) y microcontroladores (MCU) basados en una plataforma común.

Figura 1: La familia de productos xG26 incluye tres grupos de dispositivos, encabezados por el multiprotocolo simultáneo MG26. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

Construidos sobre un núcleo ARM Cortex-M33 y soportando hasta 3 MB de flash y 512 kB de RAM, los chips xG26 ofrecen potencia de procesamiento para manejar aplicaciones complejas, con aceleración de hardware AI/ML integrada para permitir una computación periférica eficiente y con capacidad de respuesta.  

Los SoC EFR32MG26 (MG26) permiten la conectividad inalámbrica IoT en mesh mediante los protocolos Matter, OpenThread y Zigbee. Cuentan con hasta 2,300 KB de flash y 512 KB de RAM, el doble de lo que estaba disponible en los dispositivos de la generación anterior. Proporcionan un rendimiento sólido y seguridad a nivel de hardware para productos inteligentes de hogar, iluminación y automatización de edificios, y pueden ejecutarse en ecosistemas como Google Home o Apple HomeKit, con la capacidad de adaptarse a casos de uso emergentes.

La familia xG26 también incluye los SoC EFR32BG26 (BG26) optimizados para Bluetooth LE y mesh, adecuados para aplicaciones como iluminación inteligente y dispositivos médicos portátiles, y la gama de MCU EFM32PG26 de propósito general (PG26) diseñada para aplicaciones que requieren un procesamiento sólido sin conectividad inalámbrica. Además, hay varias placas de evaluación, incluido el kit Explorer XG26-EK2709A (Figura 2), una plataforma de desarrollo y evaluación de factor de forma pequeño para la creación rápida de prototipos de aplicaciones de IoT para protocolos inalámbricos de 2.4 GHz, incluidos Bluetooth LE, Bluetooth mesh, Zigbee, Thread y Matter.

Figura 2: El XG26-EK2709A tiene una interfaz USB, un depurador SEGGER J-Link integrado, dos LED de usuario y dos botones, con soporte para placas adicionales de hardware a través de un conector mikroBUS y un conector Qwiic. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

Conclusión

La familia xG26 de Silicon Labs proporciona una amplia potencia de procesamiento, memoria y funciones integradas como la aceleración del aprendizaje automático y la seguridad avanzada para admitir una amplia gama de aplicaciones para dispositivos de bajo consumo y siempre activos que deben ser seguros, receptivos y compatibles con los estándares emergentes. Ya sea que diseñe dispositivos multiprotocolo simultáneos, productos solo Bluetooth o sistemas integrados no inalámbricos, la familia xG26 cubre el espectro de necesidades de diseño con una arquitectura compartida que abarca la potencia de procesamiento, la configuración de memoria, las funciones de seguridad y las herramientas de desarrollo.