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Seeed Studio XIAO nRF54L15 Matter

介绍​

Nordic Semiconductor 的 nRF54L15 是一款新一代超低功耗无线 SoC，专为物联网设计。它支持多种协议，包括 Matter、Thread、Zigbee、Bluetooth LE 和 NFC，使开发者能够构建具有互操作性且面向未来的智能家居设备。

随着由 Connectivity Standards Alliance (CSA) 推动的统一连接标准 Matter 的兴起，nRF54L15 提供了一个强大的开发平台，用于探索和验证 Matter 应用。其高性能、低功耗以及集成的多协议射频，使其非常适合消费级智能家居产品和工业物联网设备。

在本篇文档中，我们将逐步介绍 Nordic SDK 中适用于 nRF54L15 的 Matter 示例应用。这些示例展示了设备配网、安全通信，以及与 Apple HomeKit、Google Home 和 Amazon Alexa 等常见生态系统交互等关键特性。

前置准备​

要在 XIAO nRF54L15 上开始开发 Matter 应用，请确保已准备好以下软硬件组件。

硬件​

  • Seeed Studio XIAO nRF54L15 开发板。
  • 支持 Matter 的 Hub（例如 Amazon - Echo Dot），用于连接到 Matter 网络。
  • Matter Controller（例如 Amazon Alexa App），用于管理和与您的 Matter 设备进行交互
Seeed Studio XIAO nRF54L15Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense
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软件​

tip

在运行示例之前，请确保已经在 nRF Connect SDK 中完成对 XIAO nRF54L15 的配置。如果尚未完成，请参考此 Wiki 指南。

快速开始使用 Matter 示例​

创建一个 Matter 例程​

在 VSCode 的 nRF Connect 扩展中，选择：Create New Application → Copy Example → 输入 “matter” → 选择 Matter Thermostat

在完成烧录后，示例会自动启动 Bluetooth® LE 广播，并为 Matter 设备加入支持 Matter 的 Thread 网络做好准备。该示例使用一个 LED 来显示连接状态。

该示例可以在以下模式之一下运行：

  • 模拟温度传感器模式 - 在此模式下，恒温器示例会生成模拟温度测量值并将其打印到终端。这是默认模式，在该模式下示例提供模拟温度值。（此处我们默认使用该模式）

  • 实际温度传感器模式 - 在此模式下，恒温器示例会绑定到远程 Matter 温度传感器，由其提供真实温度测量值。此模式需要外部传感器集成。



tip

  • 请注意，您的 SDK 版本必须为 3.0.2。低于该版本可能会导致错误。

  • 目前仅支持两个例程（Matter Thermostat 和 Matter Light Bulb）。后续将逐步增加更多例程。

配置开发板​

在 board 目录下创建以下两个文件，并分别命名为：

导航到 sysbuild/mcuboot/boards 目录，并添加以下两个文件：

启用分区和 DFU​

Sysbuild 配置​

构建项目​

  • 打开 Add Build Configuration 窗口。
  • 在 SDK 字段中选择所需版本（例如 nRF Connect SDK v3.0.2）。
  • 在 Toolchain 字段中选择匹配的版本。
  • Board target：xiao_nrf54l15/nrf54l15/cpuapp

West Flash 烧录程序​

  • 打开 nRF 终端
  • 只需输入 west flash 命令即可烧录设备。红色高亮的路径表示已编译的 .elf 文件所在位置。你可以使用同一路径找到对应的 .hex 文件，该文件适用于通过 J-Link 调试器进行编程。

添加 Matter 设备​

在将固件编译并烧录到 XIAO nRF54L15 后，你可以使用 nRF Serial Terminal 工具查看调试日志并获取设备配网用的二维码链接。

步骤 1. 打开 Manager Toolchains 并启动 Terminal Tools。

步骤 2. 在侧边栏工具栏中选择 nRF Serial Terminal 以访问串口。

步骤 3. 在弹出的菜单中，选择与你的 XIAO nRF54L15 对应的串口。

步骤 4. 终端打开后，你会在日志中看到打印出的配网二维码链接。复制该链接并在浏览器中打开，以生成 Matter 设备二维码。

步骤 5. 使用支持 Matter 的平台扫描此二维码以添加你的设备。

Matter Hub 配置​

下载 Alexa App​

在 Alexa App 中添加 Matter 设备​

  • 进入 Home：打开 Alexa App，点击右上角的 “+” 按钮。
  • Add Device：在菜单中选择 “Device”。
  • 选择设备类型：在设备列表中选择 “Matter”。
  • 扫描二维码：在 Matter 设置界面点击 “Scan QR Code”，并扫描你设备上的二维码（或选择输入数字代码）。
  • 重命名设备：设置完成后，为你的设备命名，例如 “Thermostat”，然后点击 Update Name。
  • 设备出现在列表中：添加完成后，你会在 Devices 列表中看到新的 Thermostat。
  • 控制设备：打开 Thermostat 控制页面来调节温度（例如，Cool to 79°F，Heat to 68°F），并设置模式（例如，Auto）。

项目目录概览​

default_zap/​

  • thermostat.zap
    • ZAP 配置文件，用于定义 Matter 恒温器应用的簇和属性设置。
  • zap-generated/
    • 基于 .zap 配置由 ZAP 工具自动生成的源文件。

temperature_measurement/​

  • sensor.cpp / sensor.h
    • 温度传感器的底层驱动抽象。
    • 负责读取原始温度值。
  • temp_sensor_manager.cpp / temp_sensor_manager.h
    • 管理传感器数据采集。
    • 为更高层组件提供处理后的温度值。
    • temperature_manager.cpp / temperature_manager.h
    • 负责温度控制逻辑。
    • 与 Matter 属性交互（例如当前温度、设定点）。

应用层​

  • app_task.cpp / app_task.h
    • 定义主应用任务循环。
    • 协调初始化、事件处理以及与 Matter 协议栈的通信。
  • main.cpp
    • 应用程序入口。
    • 初始化硬件、Matter 协议栈并启动应用任务。
    • chip_project_config.h
    • Matter 协议栈的项目特定配置。
    • 包含簇定义、属性存储大小以及功能开关。

Matter 集成​

  • thermostat.matter
    • 描述恒温器簇、属性和端点的 Matter 设备定义文件。
  • zcl_callbacks.cpp
    • 实现 Zigbee Cluster Library (ZCL) 的回调函数。
    • 处理属性变化、命令（例如设定点更新）和上报。

参考与资源​

如果你是第一次接触 Matter，以下资源可以为你提供基础知识和开发支持，帮助你在 Matter 生态系统中开展工作：

  • Quick-Start Guides：学习 Matter 基础知识的理想起点，涵盖生态系统的关键概念和组件。
  • Matter Developer Journey：贯穿 Matter 开发流程的综合指南，包括所需工具、资源以及高效实现的最佳实践。
  • Matter Specifications：Matter 协议及其组件的技术规范。这是理解协议能力和运行细节的主要参考资料。
  • The Device Data Model - Google Home Developers：对设备数据模型的深入讲解，该模型标准化了在 Matter 生态系统中表示设备特性和能力的方式。

技术支持与产品讨论​

感谢你选择我们的产品！我们将为你提供多种支持，确保你在使用我们产品的过程中尽可能顺利。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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