Matter開発環境をざっくり眺める

2023/7/19に開催された、Nature Matter KaigiでのLT資料です。
Matterの各種開発環境をざっくり比較しました。

Transcript

1. Matter開発環境をざっくり眺める
 2023年7月19日 Nature Matter Kaigi Nature 井田健太

2. - 井田健太 @ciniml - Firmware Engineer - Remo nanoのファームウェアや 工場向けツールを書いてます 自己紹介
 #NatureMatter
3. Matter対応デバイス開発を始めるには • Matterの規格書を読む ◦ Matter 1.1 (May 17, 2023) ▪ Core Spec - 911ページ ▪ Device Library Spec - 91ページ ▪ Application Library Spec - 358ページ ◦ 結構多い… • Matterのプロトコル・スタックを実装するのは大変 ◦ 暗号化セッション確立のシーケンス難しい… • 基本的には既存のMatterスタック実装を使う #NatureMatter
4. Matter実装(1/6) • GitHubの project-chip organization以下にいろいろある ◦ CSAが管理しているorganization ◦ https://github.com/project-chip/ ◦ アイコンが自動生成のままだがホンモノ (CSAのロゴにしてほしい) #NatureMatter
5. Matter実装(2/6) - connectedhomeip • https://github.com/project-chip/connectedhomeip • CSA公式のMatterプロトコルのリファレンス実装 ◦ リファレンス実装、だいじ。 • 各種プラットフォーム向け実装あり ◦ Linux, ESP32, nRF52等 • C++で書かれている • Matterで必要なプロトコルの各階層を一通り実装 • デバイスおよびコントローラ対応 • 認証試験用ツールの実装にも使われている https://github.com/project-chip/connectedhomeip/raw/m aster/docs/images/Matter_Layered_Arch.png #NatureMatter
6. Matter実装(3/6) - esp-matter • https://github.com/espressif/esp-matter • ESP32シリーズ向けにconnectedhomeipをポーティングしたもの ◦ ESP32: Espressifの無線機能付きMCU • ESP32向けの実装 ◦ NVS(不揮発メモリ) ドライバの実装 ▪ FabricやNOC等の情報の保存 ▪ デバイス固有情報の読み出し ▪ DACの管理 • さらにesp-matter固有のCライクなAPIでラップされている ◦ ESP-IDFはCでの開発をサポートしているので、そのため？ • Remo nanoのファームウェアでも使用 #NatureMatter
7. Matter実装(4/6) - nRF Connect SDK • https://www.nordicsemi.com/Products/Development-software/nrf-connect-sdk • NordicのnRFシリーズ向けのファームウェア開発用SDK ◦ nRF52, 53, 70, 91等 • nRFシリーズ向けにconnectedhomeipをポーティングしたものが含まれる ◦ Nordicのfork版connectedhomeip https://github.com/nrfconnect/sdk-connectedhomeip ◦ Zephyr RTOS対応などが追加されている • まだ使ったことがないので、消費電力等どんな感じなのか気になる ◦ nRF52, 53だとThreadをつかうことになる？ #NatureMatter
8. Matter実装(5/6) - matter-rs • MatterプロトコルスタックのRust実装 ◦ https://github.com/project-chip/matter-rs • まだ未完成 ◦ project-chip以下にあるけど、個人プロジェクトっぽい状態に見える • 簡単なデバイスの実装は動いている ◦ コントローラ実装はまだ手が付けられていない • 現行実装はRustの `std` 環境を要求する ◦ 組込み環境は `no_std` が一般的 (といいつつESP32はstdがあるけど) • `no_std` 対応が進められている • (connectedhomeipのビルド重いのでこっち開発すすむといいな…) #NatureMatter
9. Matter実装(6/6) - matter.js • MatterプロトコルスタックのTypeScript実装 ◦ https://github.com/project-chip/matter.js • まだ未完成だがmatter-rsよりは活発そうに見える • matter.jsをつかったコントローラやデバイスの実装として matternodeやmatter-node.jsがある • 成熟すれば、Linux上でのMatter実装の候補の一つとなりそう #NatureMatter
10. 余談：Matterのデバッグ • 通信のデバッグと言えばWireshark ◦ https://gitlab.com/wireshark/wireshark • 基本的なMatterのパケット解析 • 2023/4/21にマージされたので Ubuntu等では自前でビルドする必要アリ • Message Format, Protocol Formatの 解析まで対応 • OpCode毎のパラメータ解析はまだ • 暗号化フレームのデコードもなし #NatureMatter
11. Matter実装まとめ 項目 connectedhomeip esp-matter nRF Connect SDK matter-rs matter.js 成熟度 実用 実用 実用 実験 実験 プラットフォー ム Linux, MacOS, 各 種MCU ESP32系 nRF系 Zephyr RTOS ほぼ任意？ Nodeが 動く環境 言語 C++ C/C++ C++ Rust Type Script MCU向け可 はい はい はい はい いいえ? #NatureMatter
12. まとめ • connectedhomeipはサクッとデバイス作る分には便利 ◦ 各デバイスベンダーのSDK向けのポーティングを使うだけ ◦ on/off cluster実装デバイスとかはすぐ作れる • 他言語による実装はまだ発展途上 ◦ matter-rs: デバイス実装の一部が動く段階. コントローラ未実装 ◦ matter.js: 結構すすんでそう. nodeを動かせるならアリかも • Wiresharkをビルドしておくと良い #NatureMatter
13. ご清聴ありがとうございました