【導讀】近(jin)年(nian)來(lai)
，智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)
，推(tui)動(dong)了(le)原(yuan)有(you)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)園(yuan)區(qu)的(de)轉(zhuan)型(xing)升(sheng)級(ji)，同(tong)時(shi)
，不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)的(de)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)，以(yi)及(ji)傳(chuan)統(tong)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)的(de)轉(zhuan)移(yi)
，為(wei)很(hen)多(duo)地(di)方(fang)布(bu)局(ju)新(xin)的(de)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)園(yuan)建(jian)設(she)帶(dai)來(lai)了(le)機(ji)會(hui)。在(zai)2019年底中國已成為全球最大的物聯網市場



，全球15億台蜂窩網絡連接設備中9.6億台來自中國，占比64%。

摘要 隨著智能家居設備數量的增加
，不同產品、生態係統和協議之間的互操作性變得更加混亂。Matter 規範解決了這個困境。Matter是一個智能家居技術和物聯網的開放標準，可以讓您的設備通過單一協議與任何Matter認證生態係統兼容
，旨在為眾多智能家居應用提供設備製造商的指導。英飛淩科技
、CSA聯盟以及包括穀歌和亞馬遜在內的280多家公司正在引領這個具有突破性的Matter標準，給智能家居解決方案提供了一種開放
、互操作和安全的方式來實現智能家居設備的集成和控製，為用戶提供更便捷、靈活和綜合的智能家居體驗

1 引言

近(jin)年(nian)來(lai)，智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)，推(tui)動(dong)了(le)原(yuan)有(you)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)園(yuan)區(qu)的(de)轉(zhuan)型(xing)升(sheng)級(ji)，同(tong)時(shi)
，不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)的(de)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)
，以(yi)及(ji)傳(chuan)統(tong)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)的(de)轉(zhuan)移(yi)，為(wei)很(hen)多(duo)地(di)方(fang)布(bu)局(ju)新(xin)的(de)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)業(ye)園(yuan)建(jian)設(she)帶(dai)來(lai)了(le)機(ji)會(hui)。在(zai)2019年底中國已成為全球最大的物聯網市場，全球15億台蜂窩網絡連接設備中9.6億台來自中國，占比64%。中國將成為全球最大的智能家居市場消費國
，占據全球50%-60%的智能家居市場消費份額，利潤占據全球20%-30%的市場份額。根據預測

，到2025年(nian)，中(zhong)國(guo)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)市(shi)場(chang)的(de)規(gui)模(mo)將(jiang)達(da)到(dao)數(shu)千(qian)億(yi)人(ren)民(min)幣(bi)。智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)品(pin)和(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)普(pu)及(ji)程(cheng)度(du)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，消(xiao)費(fei)者(zhe)對(dui)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)設(she)備(bei)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。

但是多種IoT技ji術shu和he眾zhong多duo生sheng態tai係xi統tong並bing存cun，互hu相xiang競jing爭zheng
，彼bi此ci之zhi間jian不bu能neng互hu聯lian互hu通tong也ye成cheng為wei智zhi能neng家jia居ju行xing業ye最zui大da的de弊bi病bing。對dui於yu消xiao費fei者zhe來lai說shuo，在zai購gou買mai智zhi能neng家jia居ju設she備bei時shi
，很hen難nan確que定ding這zhe個ge設she備bei是shi否fou跟gen自zi己ji選xuan定ding的de生sheng態tai係xi統tong兼jian容rong，並bing且qie生sheng態tai係xi統tong一yi旦dan選xuan定ding就jiu很hen難nan換huan成cheng其qi他ta的de廠chang家jia；對於開發者來說，開發人員需要針對要支持的生態係統開發相應的產品，費時費力。Matter的出現就是解決各個生態係統之間的互通性，讓您的設備可以通過單一協議與任何Matter認證的生態係統兼容。Matter由CSA聯盟引入，這是一個由數百家為智能家居和物聯網創建產品的公司組成的組織。Matter的(de)目(mu)標(biao)是(shi)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)促(cu)進(jin)技(ji)術(shu)采(cai)用(yong)和(he)創(chuang)新(xin)的(de)互(hu)操(cao)作(zuo)標(biao)準(zhun)，逐(zhu)步(bu)取(qu)代(dai)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)專(zhuan)有(you)協(xie)議(yi)，簡(jian)化(hua)配(pei)置(zhi)和(he)操(cao)作(zuo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，提(ti)高(gao)用(yong)戶(hu)的(de)體(ti)驗(yan)。

2 Matter介紹

2.1 Matter標準介紹

Matter是一套基於IPV6的應用層協議
，Matter采用了開源軟件開發工具包（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互操作的代碼。在OSI模型的上三層中，核心Matter協議適用於任何類型的IPv6傳輸和網絡。控製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。Matter具有靈活性和互操作性。它建立在多年來低功耗802.15.4網絡和Wi-Fi智能家居設備的挑戰和成功的基礎上。與Thread類似，Matter構建在IPv6之上，它包括強大的加密功能

，對設備類型及其數據進行了明確定義
，並支持多個生態係統。

Matter還支持橋接其它智能家居技術
，如Zigbee

、藍牙Mesh和Z-Wave，這意味著基於這些協議的設備可以通過橋接器作為Matter設備運行。

圖1 Matter協議與TCP/IP和OSI協議並列圖

2.2 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的本地連接協議。 
• 較低的開發成本：隻需構建一次
，就可以在所有Matter認證的生態係統中使用。
• 數據模型是基於Zigbee的ZCL協議上擴展得到。
• 在所有支持Matter的設備上具有一致的設置體驗。 
• 通過其他支持Matter的生態係統進行設備共享和控製。
• 支持多種不同硬件平台（Wi-Fi-Thread-Ethernet）的設備之間的互操作性廣泛。
• 目前支持的通信協議：Ethernet/Wi-Fi/Wi-Fi + BLE/Thread + BLE(BLE隻用於配網)
• 綁定配網：需要帶外信息(配對碼、二維碼、NFC等)建立安全通路，單項認證設備
，非對稱證書鏈
• 通過DCL來存放公共信息，部署在基於區塊鏈技術的平台上防止篡改

2.3 Matter智能家居生態介紹

• 在Matter智能家居生態中，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能燈具、智能插座、溫度控製器、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操作性是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能家居設備，隻要它們都符合Matter標準，就能夠在同一個生態係統中相互連接和通信。

• Matter生態係統不僅限於單個設備，還可以擴展到多個設備

、服務和平台的集合
，這樣用戶可以通過添加更多的Matter設備來構建更為複雜和全麵的智能家居係統。

• Matter智能家居生態係統的目標是為用戶提供更便捷、靈活和綜合的智能家居體驗，通過建立一個統一的生態係統，Matter使用戶能夠選擇和使用各種Matter認證的設備，實現智能家居的集成和控製。

圖2 Matter智能家居布局示例

3 基於PSoC™的Matter 方案介紹

3.1 PSoC™介紹

PSoC™ 6係列采用超低功耗架構構建，微控製器采用低功耗設計技術，非常適用於電池供電應用。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內存和外設保護單元，PSoC™ 6微控製器提供了由Arm的平台安全架構（PSA）定義的最高級別的保護。

設計人員可以利用該微控製器豐富的模擬和數字外設

，為創新的係統組件（如MEMS傳感器、電子墨水顯示器）創建自定義模擬前端（AFE）或數字接口。PSoC™ 6微控製器采用最新一代行業領先的CAPSENSE™電容感應技術
，實現了穩健可靠的現代觸摸和手勢界麵。搭配Infineon的AIROC™ Wi-Fi、AIROC™ Bluetooth®或AIROC™組合無線模塊，PSoC™ 6微控製器是安全、低功耗、功能豐富的物聯網產品的完美解決方案。

3.2 方案介紹

圖3  基於PSoC™ 6的Matter解決方案係統框圖

• 該方案為Matter生態係統展示了一個家庭的自動化演示，展示了智能門鎖、人體感應傳感器和智能照明節點如何無縫協同工作，實現家庭自動化例程。

• Matter生態係統解決方案可以通過Ethernet、WIFI和Thread 15.4三種協議進行通信。該解決方案展示了Matter over WiFi和Matter over Thread。使用Matter over Wi-Fi進行通信的智能門鎖使用了PSoC™ 6作為應用處理器。演示中的安全元件采用了OPTIGA™ Trust M
，配備了一個NFC讀卡器

，並且使用AIROC™係列超低功耗藍牙® Wi-Fi組合模塊

• 演示中的人體感應傳感器節點使用了XENSIV™傳感器係列中的60 GHz雷達傳感器，通過Matter over Wi-Fi與PSoC™ 6和AIROC™ WIFI進行連接
，以傳輸人體存在狀態。

• 係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傳感器會檢測到存在，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™係列的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應用程序這樣的移動應用程序打開門鎖。

• 在Apple Home應ying用yong程cheng序xu中zhong，當dang我wo們men點dian擊ji解jie鎖suo時shi，可ke以yi看kan到dao門men被bei解jie鎖suo。作zuo為wei家jia庭ting自zi動dong化hua序xu列lie的de一yi部bu分fen，當dang門men解jie鎖suo時shi，客ke廳ting的de燈deng光guang也ye會hui打da開kai。這zhe種zhong類lei型xing的de家jia庭ting自zi動dong化hua還hai可ke以yi觸chu發fa其qi他ta下xia遊you事shi件jian，比bi如ru關guan閉bi家jia庭ting安an全quan係xi統tong或huo與yu恒heng溫wen器qi進jin行xing互hu動dong。

• dangyonghuguanbimenshi
，ketingzhongderentiganyingchuanganqibuzaijiancedaocunzai，mensuojiangzidongsuoshang。ranhou
，dangjuzhuzhelikaimenkouyiduanjulishi，cunzaijiancehuiqizuoyong，menlangdengjiangguanbi。zhegeyanshizhanshileMatter的重要性以及我們如何無縫連接不同的智能家居設備。

• 該演示支持Matter的de多duo管guan理li員yuan功gong能neng
，允yun許xu智zhi能neng家jia居ju設she備bei在zai蘋ping果guo和he三san星xing等deng智zhi能neng家jia居ju係xi統tong供gong應ying商shang中zhong同tong時shi運yun行xing。多duo管guan理li員yuan功gong能neng為wei您nin提ti供gong了le配pei置zhi智zhi能neng家jia居ju的de靈ling活huo性xing，無wu需xu強qiang製zhi選xuan擇ze單dan一yi的de控kong製zhi器qi、平台或應用程序。

• 該方案允許您將照明、人體感應傳感器或智能門鎖節點添加到蘋果或三星智能家居係統中的任一係統中。您可以無縫切換使用蘋果Home應用程序和三星SmartThings應用程序，以向Matter智能家居網絡添加設備
、控製設備並查看每個設備的狀態。您可以使用蘋果Home應用程序解鎖智能門鎖

，門的狀態將在三星SmartThings應用程序中更新。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智能門鎖代碼和移動應用程序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能家居設備之間的互操作性。

4 結語

Matter作為一個開放的智能家居標準
，具有廣泛的支持
、真正的互操作性、簡化的設備配置和控製
，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。CSA聯盟在中國成立了CMGC聯盟

，通過組織和積極參與線下活動
，將聯盟成員聯合起來並推廣Matter聯盟技術。隨著越來越多的公司和設備製造商采用Matter標準，將形成一個龐大的生態係統，越來越多的設備類型和功能納入標準中。除了傳統的智能家居設備，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能化能力的提升
，為大家帶來更便捷的智能家居體驗。

參考文獻

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[2] CSA. connectedhomeip,[EB/OL].[2023-06-02].https://github.com/project-chip/connectedhomeip,2023
[3] Infineon. Getting started with Matter over Wi-Fi on PSoC™ 6 MCUs in ModusToolbox™,[EB/OL].[2023-06-02].https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN237138_Getting_Started_with_Matter_over_Wi-Fi_on_PSoC6_MCUs_in_ModusToolbox-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf?fileId=8ac78c8c869190210187029c453e134c,2023
[4] Lily Li , Kai Cui .中國物聯網連接規模預測，2022—2026[EB/OL].[2023-06-02]. https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=CHC49950922.

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