تستمر صناعة الإلكترونيات في تقديم العديد من المنتجات المنزلية الذكية المبتكرة، لكن الشركات المصنعة كانت بطيئة في تحقيق تعاون سلس لهذه المنتجات خارج الصندوق.
يتعاون العديد من موفري المنصات المشهورين، ومصنعي المعدات، وشركات أشباه الموصلات حول معيار اتصال Matter، على أمل أن يتمكن هذا المعيار في نهاية المطاف من سد الفجوات العديدة التي ابتلي بها مصممو المنتجات لسنوات عديدة.
يهدف معيار Matter إلى اختراق الحواجز التي تحول دون الاتصال بالمنزل الذكي والتي ابتليت بها المعايير المبكرة من خلال السماح بالتحكم في الأجهزة من خلال أنظمة بيئية ذكية متعددة. تقود Silicon Labs عملية تطوير وإنتاج وإصدار الشهادات ونشر المنتجات القياسية المتوافقة مع Matter في الصناعة من خلال توفير حلول السيليكون الأساسية وأدوات التطوير وخدمات الدعم.
لقد تم تشكيل نمط المنازل الذكية، أي النطاق الأوسع لإنترنت الأشياء، من خلال معايير الربط البيني المختلفة، ولكن كل معيار له مزاياه وعيوبه. على وجه التحديد، يعتمد Zigbee على بوابات مخصصة أو وحدات تحكم مدمجة؛ متطلبات استهلاك الطاقة لشبكة Wi Fi غير واقعية بالنسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية؛ ومع ذلك، فإن تقنية Bluetooth (BLE) منخفضة الطاقة لها حدود في مسافة الإرسال وسرعة الاستجابة في سيناريوهات الإنترنت الثابتة واسعة النطاق. Thread عبارة عن بروتوكول شبكي قائم على IP تم تحسينه من أجل استهلاك منخفض للطاقة وموثوقية، وهو مناسب للأجهزة الصغيرة ذات الاتصال المستمر عبر الإنترنت، ولكن مع عرض نطاق ترددي منخفض ويتطلب مكدس طبقة تطبيق من أجل قابلية التشغيل البيني عبر البائعين.
أدت الأنظمة البيئية الخاصة بالمنصات مثل Apple HomeKit وGoogle Home وAmazon Alexa وSamsung SmartThings إلى بيئات مطورين مجزأة. تم إطلاق بروتوكول Matter في عام 2022 بهدف تعزيز قابلية التشغيل البيني بين الأجهزة، والتحكم المحلي، وتمكين الأجهزة من الوصول والتحكم في أنظمة بيئية ومنصات متعددة في وقت واحد.
Matter هو بروتوكول على مستوى التطبيق يمكن تشغيله على Wi Fi وEthernet وThread، ويستخدم BLE لتصحيح أخطاء الجهاز وإعداده. يدمج بروتوكول Matter عناصر تكنولوجية من Google Weave وApple HomeKit وZigbee، والتي تم تطويرها تحت رعاية تحالف معايير الاتصال (CSA) - وهو شكل جديد تمامًا من تحالف Zigbee الذي خضع لتغيير العلامة التجارية والتوسع.
تضم CSA أكثر من 700 عضو، بما في ذلك موردي المنصات والأجهزة Apple وGoogle وAmazon وSamsung، وتجار التجزئة مثل Home Depot وIKEA، والعديد من الشركات المصنعة للأجهزة، بالإضافة إلى موردي الرقائق والبرامج مثل Silicon Labs.
يمكن لـ CSA أن تزود المطورين بقدرات اتصال أساسية غير تقليدية، بما في ذلك مجموعة تطوير البرامج الموحدة مفتوحة المصدر من Matter، ونماذج الأجهزة القياسية، ونظام الحماية الأمنية المدمج الذي يدمج الاتصالات المشفرة ووظائف الوصول الآمن إلى الشبكة. وهذا يمكّن المطورين من إنشاء إصدار منتج واحد يمكنه أن يشمل أنظمة بيئية متعددة، مما يوفر الوقت والتكاليف المتعلقة بالنماذج الأولية بينما يكون أيضًا خارج الصندوق والتوصيل والتشغيل.
من خلال بروتوكول Matter، يمكن لأجهزة التوجيه الحدودية توصيل شبكات الخيوط المتداخلة منخفضة الطاقة بشبكات IP مثل Wi Fi أو Ethernet، مما يلغي عملية تحويل الرسائل بين البروتوكولات غير المتوافقة في بوابات إنترنت الأشياء التقليدية.
سوف تستمر Silicon Labs في المضي قدمًا
Silicon Labs هي عضو أساسي في CSA وأحد المطورين الرئيسيين لمستودع GitHub مفتوح المصدر التابع للتحالف. تمتلك الشركة أساسًا عميقًا في تطوير الرقائق ودعم أدوات التطوير في مجال بروتوكولات الاتصال اللاسلكي، والتي تغطي التقنيات اللاسلكية مثل Thread وWi Fi وBluetooth.
من أجل تقديم هذه الميزات إلى Matter، أطلقت Silicon Labs أجهزة سلسلة xG26 (الشكل 1)، وهي نظام لاسلكي على شريحة (SoC) ووحدة تحكم دقيقة (MCU) تعتمد على منصة عالمية.
الشكل 1: تشتمل منتجات سلسلة xG26 على ثلاث مجموعات من الأجهزة، يقودها البروتوكول المتعدد المتزامن MG26. (مصدر الصورة: مختبرات السيليكون)
استنادًا إلى نواة ARM Cortex-M33، فإنه يبني ويدعم ما يصل إلى 3 ميجابايت من ذاكرة الفلاش و512 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي. يمكن لشريحة xG26 التعامل مع التطبيقات المعقدة، ودمج وظائف تسريع الأجهزة AI/ML، والتي يمكن أن تحقق حوسبة حافة سريعة وفعالة.
من خلال بروتوكولات Matter وOpenThread وZigbee، يمكن لـ EFR32MG26 (MG26) SoC تحقيق اتصال لاسلكي لإنترنت الأشياء الشبكي. يحتوي هذا الجهاز على ما يصل إلى 2300 كيلو بايت من ذاكرة الفلاش و512 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي، وهو ضعف ما كان عليه منتج الجيل السابق. يوفر هذا الجهاز أداءً موثوقًا وأمانًا على مستوى الأجهزة للمنزل الذكي والإضاءة ومنتجات التشغيل الآلي للبناء، ويمكن تشغيله في أنظمة بيئية مثل Google Home أو Apple HomeKit، والتكيف مع حالات الاستخدام الناشئة المختلفة.
تشتمل سلسلة xG26 أيضًا على EFR32BG26 (BG26) SoC المُحسّنة لشبكات Bluetooth والشبكات الشبكية منخفضة الطاقة، بالإضافة إلى سلسلة MCU للأغراض العامة EFM32PG26 (PG26). الأول مناسب لتطبيقات مثل الإضاءة الذكية والأجهزة الطبية المحمولة، بينما تم تصميم الأخير للتطبيقات التي تتطلب قوة معالجة قوية دون اتصال لاسلكي. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من لوحات التقييم، بما في ذلك مجموعة Explorer XG26-EK2709A (الشكل 2). هذه عبارة عن منصة تطوير وتقييم صغيرة للتطوير السريع لنماذج تطبيقات إنترنت الأشياء للبروتوكولات اللاسلكية بتردد 2.4 جيجا هرتز، بما في ذلك تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة وشبكات Bluetooth الشبكية وZigbee وThread وMatter.