前文简单介绍了什么是matter,以及matter在智能家居所扮演的角色,下面再介绍一下,作为智能家居领域的头部公司,恩智浦在matter的制订过程中所做的工作。
NXP目前积极参与到Matter和Openthread的开源项目中,贡献了安全,平台,认证和市场相关的草案和源代码。
上图罗列了K32W061/41的一些关键特性,除了多协议支持,RF Transceiver支持10dBm PA,Rx Sensitivity可达到-100dBm。
此外,其低功耗特性也非常出色,睡眠电流可以做到小于1uA(no RAM Retention),非常适合开发电池类供电的产品。另外,它还有另外两个衍生芯片型号,K32W041A和K32W041AM,前者的RF Transceiver使能了15dBm PA,后者在K32W041A基础上嵌入了1M的flash(考虑到双模应用image size比较大,并且有OTA的需求)。
NXP针对Matter的参考设计平台
首先,我们先介绍一下不同Matter设备所对应的平台架构模型:
左侧为Hostless模型,也可称为Standalone模型,即在单颗芯片上集成所有的无线协议栈,并且客户应用也跑在这个芯片(K32W061/41)上。右侧为Hosted模型,即客户的应用跑在Host侧的MCU或MPU上,但根据无线协议栈是否跑在Host侧,又可以分为Host+RCP(Radio Co-Processor)模式和Host+NCP(Network Co-Processor)模式。
Host+RCP,即Host侧MCU/MPU跑客户应用和部分无线协议栈软件,而无线芯片只跑无线协议的Mac层和物理层部分。Host+NCP,即Host侧MCU/MPU只跑客户应用,无线协议栈,包括传输层,网络层,Mac层和物理层,都跑在右侧的无线芯片上。
之所以有这几种不同平台架构,主要的划分依据是算力需求。比如sensor类设备功能简单,强调低功耗,所需的算力低,但对于Board Router类设备,其需支持WIFI或以太网,功能比较复杂,其需要的算力就高。
NXP针对Matter不同设备,
不同算力要求所做的参考设计
很明显,网关这种类型的产品,比如智能音箱,智能屏,路由器等产品需要高算力,还有WiFi,以太网等网络要求,需要有MPU加持,运行LinuxOS或者Android,NXP为这类设备所做的参考设计为i.MX 8M Mini(Linux) + K32W061+ 88w8997 (WiFi)。
这个软件架构非常复杂,i.MX8M Mini侧除了基础基本的接口驱动,还需要集成WiFi / BLE Openthread Host / Client协议栈软件,应用层跑着具体的Matter应用。此外它还集成了一个安全芯片SE051,它通过I2C接口与K32W061通信,主要用来实现Matter设备在入网的时的安全和认证工作。此外,如果设备有云端连接功能,SE051也可以用来加强与云端连接的安全性。
终端节点这种类型的产品,功能相对简单,比如灯泡,开关,各种传感器等,所需要的算力不高,通常一颗无线芯片就可以搞定,NXP为这类产品所做的参考设计基于K32W061。当然,如果用户对这类设备有极高的安全方面的要求,也可以使用SE051安全芯片。
跨界节点,这种设备需要的算力介于网关和终端节点之间,所包含的产品种类很复杂,根据所需算力的不同,其内部又分为MPU Host,MCU Host和Standalone三种模型,比如拿恒温控制器(Thermostate)举例,如果是简单的按键和屏幕显示,MCU Host已经足够,如果加上触控交互和其他智能感测功能,则必须使用MPU Host了。
NXP可以提供 i.MX RT 跨界处理器系列,比如i.MX RT1170,i.MX RT500等。简单的说,这个系列处理器,就是以MCU的价格,实现MPU的性能。而对于Matter跨界节点,NXP实现的参考平台设计是i.MX RT1060(RTOS)+ K32W061 + IW416(WiFi)。
这可以看作是简化版的MPUHost,所外接的芯片基本相同。
NXP规划的Matter里程碑
这张图展示了NXP在Matter上规划的里程碑,在今年第一季度,NXP已经发布了E-Lock和Lighting两个Matter StandaloneDemo,这两个Demo可以在Matter Github中查看,用户可以根据里面文档指引编译和烧录。
从今年第二季度开始,NXP会一直参与到Matter Test Event中去,直到年底第一个产品取得Matter认证。
目前Matter例程在MCU Host(i.MX RT1060)和MPU Host(i.MX 8M Mini)平台上的Alpha版本已经完成,接下来会持续更新和优化。
此外,SE051的软件配置已经集成到MCU Host,MPU Host和Standalone的平台软件上,接下来第四季度就是全面完成这三种平台的Matter例程演示。
目前对于所有人,Matter都是一个新的协议,恩智浦也在积极投入到对它的开发中,我将不定期地向大家汇报我们的进展,也欢迎大家在GitHub上查看。
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