Les systèmes monopuces et les microcontrôleurs destinés aux dispositifs de maison intelligente compatibles Matter remplissent de multiples rôles dans les réseaux maillés

Le marché mondial des technologies de maison intelligente a été évalué à 147,5 milliards de dollars en 2025, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) projeté de 21,4 % jusqu'en 2034. Cette croissance est en partie due à l'interopérabilité permise par la norme Matter.

Le projet Matter, initialement développé en 2019 sous le nom Connected Home over IP (CHIP), un consortium d'entreprises collaborant à des réseaux de maison intelligente open-source, a lancé la version 1.0 en 2022 et publié la version 1.5 en novembre 2025. L'un des principes clés de cette norme est la promesse que les produits certifiés Matter peuvent se connecter entre eux et aux concentrateurs domotiques fabriqués par tout membre du consortium Matter, y compris Google, Amazon, Apple et Samsung.

Chaque nouvelle version de la norme prend en charge davantage de types de dispositifs, leur permettant de se connecter localement via IPv6 et des réseaux basse consommation à faible latence sans avoir besoin d'une passerelle cloud. La liste des dispositifs actuellement compatibles avec Matter inclut des ampoules et des prises connectées, des appareils électroménagers, des capteurs, des stores, des climatiseurs et des pompes à chaleur, des panneaux solaires, des routeurs Wi-Fi, des enceintes et des lecteurs vidéo, et bien plus encore.

Les consommateurs qui ajoutent de tels dispositifs à leurs réseaux domotiques veulent une connectivité et des fonctionnalités sans faille. Pour ce faire, les équipementiers doivent intégrer l'architecture Matter à leurs produits dès l'étape de conception.

Création d'un système Matter

Les dispositifs d'un système domotique Matter peuvent remplir un ou plusieurs des rôles suivants : passerelle, contrôleur, nœud périphérique, nœud d'extrémité et pont. La passerelle connecte le système à Internet et utilise le Wi-Fi pour communiquer avec les contrôleurs, les nœuds périphériques et les ponts. Les contrôleurs envoient des commandes aux nœuds périphériques et d'extrémité, tandis que les nœuds périphériques et les ponts acheminent simplement les informations entre les nœuds et la passerelle ou le contrôleur sans appliquer de logique.

Un autre principe fondamental de l'architecture Matter est le rendement énergétique via des communications radiofréquences (RF) basse consommation. La connectivité Bluetooth est utilisée pour la mise en service initiale des dispositifs sur le réseau, mais le réseau lui-même repose sur d'autres protocoles utilisant la même bande de fréquences. Les réseaux Matter utilisent le protocole Thread à faible consommation d'énergie pour créer un réseau maillé auto-régénérateur à faible latence. Les ponts agissent comme des convertisseurs qui connectent au réseau les dispositifs utilisant d'autres protocoles, comme Zigbee (Figure 1).

Figure 1 : Un réseau domotique Matter inclut une passerelle (cercle bleu), des contrôleurs (bleu clair), des routeurs interzones Thread (rouge), des ponts (violet), des nœuds périphériques (vert) et des nœuds d'extrémité (orange). (Source de l'image : NXP)

Les dispositifs connectés à un réseau Matter doivent être dotés d'une capacité de communication sans fil — bande étroite, Wi-Fi ou les deux — et d'un microcontrôleur (MCU) pour exécuter les applications, gérer les communications et garantir la sécurité des dispositifs. Le choix du protocole de communication et les spécifications du microcontrôleur dépendent du rôle du dispositif au sein du réseau, de son profil de consommation énergétique et de son utilité attendue. Par exemple, une ampoule connectée faisant office de nœud d'extrémité peut présenter une architecture simple lui permettant de recevoir et d'exécuter des commandes marche/arrêt, tandis qu'un routeur est beaucoup plus complexe.

Systèmes monopuces pour la maison intelligente

Les routeurs interzones Thread doivent concilier le rendement énergétique et la faible latence attendus dans les réseaux Matter avec la complexité de la gestion des communications Thread et Wi-Fi, la sécurité des dispositifs et l'exécution des applications. Le système Tri-Radio Wi-Fi 6 RW61X de NXP Semiconductors combine un cœur de traitement, une radio Wi-Fi capable de transmission sur des canaux de 20 MHz dans les bandes 2,4 GHz et 5 GHz, une radio à bande étroite pour la mise en service et le réseau maillé, et une enclave sécurisée pour gérer les clés des dispositifs et le provisionnement de confiance sur une seule puce fonctionnant sur une alimentation externe de 3,3 V (Figure 2).

Figure 2 : Le système Tri-Radio Wi-Fi 6 RW61X exploite deux bandes de radio Wi-Fi, une radio locale à bande étroite, un microcontrôleur de 260 MHz et une sécurité embarquée, sur une alimentation externe de 3,3 V. (Source de l'image : NXP)

Le sous-système de microcontrôleur du RW61X comprend un cœur Arm® Cortex®-M33 de 260 MHz avec sécurité matérielle TrustZone™-M et 1,2 Mo de mémoire vive statique (SRAM). Le microcontrôleur peut communiquer avec les dispositifs via des interfaces périphériques série (SPI) et un émetteur-récepteur universel asynchrone (UART), avec les capteurs via une interface I²C et avec les dispositifs d'entrée audio via une interface I²S. Un protocole PTP permet la synchronisation réseau via la couche physique (PHY) du module 100 Mbps Ethernet de la puce.

Les puces RW61X prennent en charge Matter-over-Wi-Fi avec Wi-Fi 6 pour une mise en réseau et un rendement énergétique améliorés. L'amplificateur de puissance (PA) RF intégré et l'amplificateur à faible bruit (LNA) du RW61X se combinent à une puissance de transmission de 125 mW pour garantir une communication robuste. La technologie WPA de niveau 3 fournit le cryptage et la sécurité.

La technologie Matter-over-Thread est également prise en charge via Bluetooth LE ou IEEE 802.15.4. Les puces, certifiées Bluetooth 5.2 et 5.4, prennent en charge plusieurs modes de fonctionnement Bluetooth, y compris un mode haut débit de 2 Mbps, un mode longue portée utilisant une couche PHY codée pour transmettre les données plus lentement sur une distance accrue, et un mode pour les extensions d'annonce, dans lequel les dispositifs peuvent diffuser des paquets plus volumineux pour permettre la découverte. Ce module radio à bande étroite utilise également un amplificateur de puissance RF et un amplificateur à faible bruit pour atteindre une puissance de transmission de 32 mW.

Dans les puces RW61X, la sécurité, qui est un élément important des écosystèmes domotiques Matter, est gérée via EdgeLock Secure Enclave. Ce matériel inviolable établit une racine de confiance en certifiant les dispositifs grâce à leurs certificats, leurs clés cryptographiques et leurs identités. Grâce aux protections de démarrage sécurisé, de débogage et de mise à jour, à la cryptographie matérielle et à une fonction physique inclonable (PUF), les puces RW61X peuvent répondre aux exigences de garantie SESIP (Security Evaluation Standard for IoT Platforms) de niveau 3 et de certification PSA (Platform Security Architecture) de niveau 3.

Puces basse consommation pour nœuds d'extrémité

Tandis que les puces RW61X peuvent servir de routeurs interzones Thread, de concentrateurs domotiques et de nœuds périphériques, les nœuds d'extrémité alimentés par batterie, tels que les capteurs et les serrures de porte, nécessitent des architectures beaucoup plus simples. Les microcontrôleurs série MCX W de NXP sont optimisés pour les communications Matter-over-Thread et Zigbee écoénergétiques (Figure 3).

Figure 3 : Les microcontrôleurs série MCX W de NXP Semiconductors associent une radio à bande étroite à un cœur de traitement et une mémoire dédiés, avec un microcontrôleur de 96 MHz. (Source de l'image : NXP)

Les microcontrôleurs série MCX W sont dotés d'un cœur de traitement et d'une mémoire dédiés aux radios Bluetooth LE et IEEE 802.15.4, et d'un processeur principal Arm Cortex-M33 de 96 MHz avec de 1 Mo à 2 Mo de mémoire Flash et de 128 Ko à 256 o de RAM. Comme dans les puces RW61X, les microcontrôleurs série MCX W gèrent la sécurité via EdgeLock Secure Enclave avec prise en charge cloud EdgeLock2GO. Leur conception robuste garantit que les dispositifs de nœuds d'extrémité restent connectés sur une large plage de températures s'étendant de -40°C à +125°C.

En plus de fonctionner dans un dispositif de nœud d'extrémité, les microcontrôleurs série MCX W peuvent également être associés à des puces RW61X et similaires. Dans cette configuration, le sous-système radio indépendant de la série MCX W décharge le processeur principal des tâches de connectivité, le libérant ainsi pour l'exécution de l'application principale. Ainsi associés, les microcontrôleurs série MCX W jouent un rôle important dans les appareils, les passerelles et les concentrateurs domotiques.

Gestion intelligente de la chaîne d'approvisionnement

Les concepteurs de réseaux et de produits domotiques peuvent se sentir dépassés par le nombre de composants disponibles et leurs configurations potentielles. Des produits comme les puces RW61X et les microcontrôleurs MCX W peuvent s'avérer utiles grâce à leur capacité à remplir de multiples rôles dans un réseau domotique.

Les concepteurs peuvent bénéficier d'un support à la programmation avec le système d'exploitation en temps réel (RTOS) Zephyr optimisé pour l'IoT via MCUXpresso IDE/MCUXpresso for Visual Studio Code et depuis le référentiel Application Code Hub de NXP. Ils peuvent également prototyper leurs conceptions avec des cartes de développement à faible coût comme la carte FRDM-RW612 (Figure 4).

Figure 4 : La carte de développement FRDM-RW612 économique simplifie le prototypage des routeurs interzones Thread et des contrôleurs Matter avec des puces RX61x. (Source de l'image : NXP)

En plus de ces cartes de développement, de la gamme complète de puces RW61X et des microcontrôleurs MXC W, le portefeuille de produits de NXP inclut d'autres composants qui les complètent dans les dispositifs et applications domotiques. Les concepteurs de technologies pour la maison intelligente peuvent utiliser le site Web de NXP pour trouver tous les produits dont ils ont besoin pour leurs conceptions, ainsi que des informations techniques pertinentes et des ressources pédagogiques.

Conclusion

Le marché des applications domotiques continue de croître, dynamisé par l'interopérabilité multiplateforme rendue possible par les protocoles réseau Matter. Les composants matériels conçus pour les réseaux domotiques, comme la série de puces RW61X et les microcontrôleurs série MCX W de NXP, peuvent remplir plusieurs rôles complémentaires dans le réseau. Les concepteurs peuvent tirer parti d'une vaste gamme de produits disponibles, d'une bibliothèque complète d'informations techniques sur les composants domotiques et de ressources pédagogiques — et ce, depuis un emplacement centralisé, pour concevoir la maison intelligente de demain.