スマートホームのための魅力的で使いやすい製品の設計ガイド クックブック

スマートホームのための クックブック 魅力的で使いやすい製品の設計ガイド

製品設計に 新しいアイデアと入念な 準備が「おいしさ」を もたらす 2 3

魅力的で 使いやすい設計 優れたシェフが作り上げる料理は、芸術の域に達していま す。まずは最高の材料を集め、ほんのわずかな意外性を加 えたら、仕上げまで完璧に調理を遂行します。人を驚かせ るだけの突飛な仕掛けには頼りません。 優れた製品開発者は著名なシェフと共通する点が多いと、NXPは考えていま す。エンジニアリング・チームはまず、最高の仕様とコンポーネントを準備し ます。創意工夫を少々と、独創性をひとつまみ。するとどうでしょう、間違い なく素晴らしいと言える新設計が完成します。 このクックブックは、スマートホーム向けに魅力的で使いやすい製品を設計す るためのガイドとして作成されています。主に取り上げるのは、自律性の高い スマートホームの基盤となるMatterです。まず、Matterが準備期間の短縮に どのように役立つのか、そして優秀な「スーシェフ（副料理長）」の重要性に ついて説明します。次に、NXPが提供する革新的な材料、つまりNXP製品をご 紹介します。 4 5

の特徴 Matterは、いわば多国籍料理のよう 普及が早い理由 なものです。開発者は従来の優れた シンプルさ、そしてセキュリティです。 手法を使いながらも、高い自由度で Matterによって、インターネット・プロト 創造性を発揮して設計に取り組むこ コル (IP) を基盤とした共通言語がもたらさ とができます。 れるため、従来は互換性のなかったワイヤレ NXPの手厚い支援を受け、Connectivity ス・プロトコルを利用する主要スマートホー Standards Alliance (CSA) が開発したMatter ム・プラットフォーム間で、シームレスな連 は、現在スマートホーム分野で最も注目されて 携が可能になります。 いるトレンドの1つです。バージョン1.0の発表 さらに、Matterはセキュリティが運用の必 から1年以内に、1,200を超えるデバイスが 須条件となっているため、安全な運用に必要 Matterの認定を取得しました。 な高レベルの保護機能を備えています。 このように、Matterはすべての開発者が求 めている特徴を備えています。 6 7

開発者　　の規格 Matterが備えている各種の機能は、あらゆる開発者のニーズを満 たします。それを支えているのは適切な「材料」、つまりIPベー スのコネクティビティ、組込みのセキュリティ、単一のアプリ ケーション・レイヤ、統一された認定プロセスです。 IPベースのコネクティビティ IPを通信の基盤とすることで変換の必要がなくなり、クラウドとデ バイスにおけるデータ・モデルの一貫性が高まります。さらに、IP に基づいた標準化によって、ネットワークへのデバイスの安全なプ ロビジョニングやデータ・セキュリティなどの重要な問題を解決し やすくなります。 Built-in security Matterには標準化された暗号化プロトコルとセキュリティ・メカニ ズムが含まれており、オンボーディングやネットワーク通信などに 適用されます。さらに、住宅に導入済みのデバイスも最新のセキュ リティ脅威に対抗できるようにするための更新メカニズムも定義さ れています。 単一の統合アプリケーション・レイヤ アプリケーション・レイヤが1つに限られ、デバイス・ライフサイ クル全体を管理するための標準が用意されているため、デバイス・ メーカーはイノベーションに注力することができます。さらに、 Matterは実績ある成熟したデータ・モデルを使用して構築されてい るため、統合が容易であり、住宅に既に導入されているホーム・ オートメーション・プラットフォームでもすぐにデバイスを相互運 用することができます。 信頼性の高い認証プロセス Matterではコネクティビティのための共通フレームワークが定義さ れており、ネットワークのテストと認定がサポートされています。 さらに、すべての主要エコシステムで使用できるテスト・プランも 用意されています。明確なガイドラインによって認定プロセスが迅 速化されているため、製品を早期に市場に投入できます。 8 9

下ごしらえの プロの調理場では、フランス語で言う「mise en place」、 つまり「下ごしらえ」に多くの時間が割かれます。その際に は、「スーシェフ」つまり副料理長がすべての材料を用意 し、すべての調理用具や機材を準備し、すべての作業場所を いつでも使えるよう整頓します。そうすることで、いざ食事 時になって注文が立て込んできても、時間を無駄にせずに調 理を進められ、二度手間も避けることができます。設計もこ れと同じです。NXPはお客様のパートナーであり、「スー シェフ」なのです。 10 11

をご用意 開発するのが小型のバッテリー駆動センサでも、 対話型ユーザー・インターフェースを備えたAI搭載家電でも、 NXPではお客様のニーズに応える「材料」を豊富にご用意しています。 プロセッシング コネクティビティ セキュリティ ソフトウェアとサービス グラフィック、ビデオ・ストリーミング、 Wi-Fi、Thread、Bluetooth LE、NFCなど、 NXPは高い機密性が求められる用途に対応 NXPのハードウェア・ポートフォリオには ネットワーク管理など、魅力的な機能を実 広く普及しているコネクティビティ・プロト するシリコンベース・セキュリティ・ソ 幅広いソフトウェアとサービスも用意され 現できる、拡張性に優れたプロセッシン コルをサポートしています。高度に統合さ リューションの最大手サプライヤであり、 ているため、製品を早期に市場に投入でき グ・プラットフォームを幅広くご用意して れ、最適化されたNXPのソリューションな スマートホームでの通信に高レベルの保護 ます。NXPでは量産品質のコネクティビ います。小型のマイクロコントローラか ら、無線通信のエキスパートでなくてもワイ をもたらします。セキュア・エレメントや ティ・スタックと完結型の組込みソフト ら、強力なプロセッシング・ユニットま ヤレス機能を簡単に導入できます。 セキュア・エンクレーブから、NXP ウェア・ソリューションに加え で、魅力的なエッジ運用機能を簡単に開発 EdgeLock IPを使用したセキュア・ネット て、EdgeLock 2Goプロビジョニングに できる製品が揃っています。 ワーク管理サービスやリモート・プロビ よって設計を迅速化するプロフェッショナ ジョニング・サービスまで、NXPの包括的 ル・エンジニアリング・サービスと、セ で多層的なセキュリティ・ソリューション キュリティの導入と維持を行うデバイス・ は高く評価されています。 ライフサイクル管理サービスも提供してい ます。 12 13

IPベースの 組込みの 単一の統合アプ 認定プロセス コネクティビティ セキュリティ リケーション・ レイヤ お客様が求める 材料を提供 優れたシェフは、レシピに使われる材料の魅力を引き出す方法を 知っていますが、同時に、まず質の高い材料を揃えることが重要 であることも知っています。シンプルなサンドイッチでも、手の 込んだカレー料理でも、おいしい一品を作る秘訣は新鮮で風味豊 かな材料を使用することだと、経験で学んでいるのです。そのた め、優れたシェフは仕入先に頼んで、最良の材料を提供してもら います。 製品設計、そしてNXPと設計コミュニティの関係についても、これと同じことが言 えます。NXPが最良の材料を提供することで、開発者は優れた製品を容易に開発で きるのです。 NXPの「Matterレシピ」を最大限に活用していただけるよう、Matter認定取得済み の開発プラットフォームを網羅したスイートを提供しています。これを利用すること で、使いやすく魅力的な機能が得られるため、お客様は新しい分野の製品開発に乗り 出すことができます。発展を続けるNXPのMatter開発プラットフォーム・ポートフォ リオは、自動化と相互運用性を重視して構築されており、システムレベルの手法で Matter製品を開発できるため、お客様は製品差別化のための創造的な要素に集中して 取り組むことができます。 14 15

コース︓高度なMatter開発 i.MX Linux/Android BSPは、最新のLinux/Android BSPでサポートされる全デバイス （i.MX 9、i.MX 8、i.MX 6）に対応するYoctoクロスコンパイル・レシピを利用すること で、統合ボーダ・ルータでMatter、Wi-Fi、Threadのいずれかまたはすべてをサポート します。テストは、示されているデバイスに対して実施されています。 レシピ 材料 MPU（Linux、Android）ホスト型 i.MX 8M Mini + IW612トライラジオSoC コース︓エッジ・ノードMatter開発 レシピ 材料 MCU (RTOS) ホスト型 オプション1︓i.MX RT1170 + IW612トライラジオSoC 材料の組み合わせ オプション2︓i.MX RT1060 + K32W148 WMCU が違いを生む︓ NXPのおすすめ コース︓エンド・ノードMatter開発プラットフォーム レシピ レシピ 材料 スタンドアロン オプション1︓RW612トライラジオWMCU 材料を準備し、下ごしらえが終わったら、いよいよ調理の 開始です。 オプション2︓K32W148 WMCU こちらの簡単で創造性のあるレシピを活用すれば、「おい しい」製品を確実に開発することができます。 16 17

シェフが教えるコツ コツその1 コツその4 安全性に配慮 必要に合わせたデバイス・タイプを Matterではサイバー攻撃への対策として、デバイスを認 構築 証してMatter認定取得済みであることを証明するDevice Matterは、シンプルなセンサから複雑なゲート Attestation Certificate (DAC) の取得をすべての製品に ウェイまで、幅広いデバイス・タイプがサポート 求めています。 します。 NXPのMatter開発プラットフォームには統合型または独 NXPのシステムレベル・ソリューションでは、ア 立型のセキュリティ・アクセラレータが実装されている プリケーションとワイヤレス・コネクティビティ ため、DACを容易に取得できます。さらに、NXPのすべ を統合するシングル・ワイヤレスMCUが必要な てのMatterソリューションはNXP EdgeLock 2GOクラウ お客様も、MCUまたはMPUにワイヤレスSoCを ド・サービスと連携するため、製造現場でMatter DACを 組み合わせるマルチチップ搭載アーキテクチャが 直接生成し、配布することができます。 必要なお客様も、設計に合わせて開発プラット フォームを選択できます。いずれのニーズについ コツその2 ても、NXPは適切な統合型ソリューションを用意 認定を取得 でき、必要なすべてのワイヤレス・プロトコルに 対応できます。 CSAのMatter認定プログラムは、さまざまなデバイス、 興味深い事実︓ほぼすべ ブランド、プラットフォームを横断する互換性を保証す るため、相互運用性の実現に欠かせない要素です。 コツその5 てのスマート・スピーカ を含む数百万台のデバイ NXPのMatter認定取得済みのMatter対応開発プラット 主要エコシステムと連携 スが、Matterをサポー フォームを利用することで、認定プロセスを確実に合理 Matterは、Amazon Alexa、Apple Home、 トするようになりまし 化して、製品を早期に市場投入できます。 Google Home、Samsung SmartThingsなどの た。さらに、Wi-Fiに加 主要スマートホーム・エコシステムでサポートさ えてThreadをサポート コツその3 れているため、すべてのエコシステムで自社の するデバイスも増え続け ています。 デバイスを接続 Matterベース・デバイスを制御することができま す。 MatterはWi-Fi、Thread、イーサネットを使用したIP NXPのMatter開発プラットフォームを利用する ベース・ネットワーキングをシームレスにサポートする ことで、そのようなスマートホーム・プラット ため、用途に合わせて最適なプロトコルを選択できま フォームとの検証済みの互換性を簡単に実現でき す。 るため、お客様の製品で最大手スマートホーム・ NXPのThreadソリューションによって、信頼性の エコシステムとのシームレスなコネクティビティ 高い接続と高速応答を低消費電力で実現できます。 を提供できます。 また、NXPのWi-Fiソリューションでは高いスルー プットとユビキタス・コネクティビティが得られま す。加えて、NXPの統合マルチプロトコル・ワイヤ レスMCU/SoC製品を使用することで、簡単にコネ クティビティを実現しつつ、ThreadとBluetooth、 またはWi-Fi、Thread、Bluetoothをサポートでき ます。 18 19

レシピ1 スタンドアロン型のMatter over Wi-Fi、 またはMatter over Wi-FiおよびThreadアーキテクチャ このレシピでは、Matter認定取得済みシステムに対応するNXPの実績あるRW612トライラ ジオ・ワイヤレスMCUファミリを基に、完全統合型のシングルチップ・ソリューションを使 用して、ワイヤレス・ソフトウェアを含むカスタム・アプリケーションを作成します。 推奨される用途 材料 スマート家電 • RW612マルチプロトコルMCU（260 MHz Arm Cortex-M33コア搭載、2.4/5 GHz 1x1 Wi-Fi 6、Thread、Bluetoothをサポート、EdgeLock スマート・プラグ セキュリティ・サブシステムを統合）。 • 認定の生成と配布を行うEdgeLock 2GOクラウ ド・サービス、NXPはCSAから製品認証局 (PAA) スマート・スイッチ として認定済み RW612 20 21

レシピ2 スタンドアロン型のMatter over Threadアーキテクチャ このレシピでは、Matter認定取得済みシステムに対応するNXPのK32Wx Thread/ Bluetooth Low Energy対応MCUを使用したリファレンス・プラットフォームを基に、完 全統合型のシングルチップ・ソリューションを使用して、ワイヤレス・ソフトウェアを含 むカスタム・アプリケーションを作成します。 推奨される用途 センサ アクチュエータ スマート照明システム スマート・プラグ スマート・ブラインド バッテリ駆動デバイス 材料 • K32W148マルチプロトコルMCU（96 MHz Arm Cortex-M4コア搭載、フラッシュおよび RAMを統合、ThreadおよびBluetooth Low Energyをサポート、EdgeLockセキュア・エン クレーブを統合）。 • 認定の生成と配布を行うEdgeLock 2GOクラウド・サービス、NXPはCSAから製品認証局 (PAA) として認定済み。 K32Wx 22 23

レシピ3 Matter over Wi-Fi、Thread、イーサネットのいずれかまたは すべてに加えて、Bluetooth Low Energyに対応する、MCU (RTOS) ホスト型アーキテクチャ このレシピでは、i.MX RT1170高性能クロスオーバーMCUでカスタマー・アプリケー ション、Matter、ワイヤレスの各スタックを処理し、IW61xトライラジオMCUをラジ オ・コプロセッサとして使用してワイヤレス・ファームウェアを実行します。 推奨される用途 ルーティング機能を備えたエンド・ノード ベースラインのThreadボーダ・ルータ、ハブ、ブリッジ 材料 • i.MX RT1170（1 GHz Arm Cortex-M7コア、2 MB SRAM、2D GPU、MIPI-DSIを搭 載、EdgeLockセキュア・エンクレーブを統合）。 • IW612マルチプロトコルSoC（1.4/5 GHz 1x1 Wi-Fi 6、Thread、Bluetooth Low Energyをサポート）。 • 認定の生成と配布を行うEdgeLock 2GOクラウド・サービス、NXPはCSAから製品認証 局 (PAA) として認定済み。 • オプション︓分離され隔離されたセキュリティ実装を可能にするSE051セキュア・エレ メントまたはA5000セキュア・オーセンティケータ。Matterで求められる水準を超え る、高度なセキュリティ機能と認証機能が得られます。 i.MX RT IW612 セキュア・エレメント 24 25

レシピ4 Matter、Thread、イーサネットのいずれかまたはすべてに 加えて、Bluetooth Low Energyに対応するMCU (RTOS) ホスト型 アーキテクチャ このレシピでは、i.MX RT1060高性能クロスオーバーMCUでカスタマー・アプリケーションと Matterを実行し、K32Wxマルチプロトコル・ワイヤレスMCUをネットワーク・プロセッサとし て使用して、ThreadとBluetooth Low Energyに対応するワイヤレス・ファームウェアを実行 します。 推奨される用途 ルーティング機能を備えたエンド・ノード 豊富な機能を備えたバッテリー駆動型エンド・デバイス 材料 • i.MX RT1060（600 MHz Arm Cortex-M7コアと1 MB SRAMを搭載）。 • K32Wxマルチプロトコル・ワイヤレスMCU（ThreadおよびBluetooth Low Energyをサポー ト）。 • 認定の生成と配布を行うEdgeLock 2GOクラウド・サービス、NXPはCSAから製品認証局 (PAA) として認定済み。 • オプション︓分離され隔離されたセキュリティ実装を可能にするSE051セキュア・エレメン トまたはA5000セキュア・オーセンティケータ。Matterで求められる水準を超える、高度な セキュリティ機能と認証機能が得られます。 i.MX RT K32Wx セキュア・エレメント 26 27

レシピ5 Matter、Wi-Fi、Thread、イーサネットのいずれかまたはすべて に加えて、Bluetooth Low Energyに対応する、MPU（Linux またはAndroid）ホスト型アーキテクチャ このレシピでは、i.MX 8M Mini Linuxプロセッサでカスタマー・アプリケーション、 Matter、Wi-Fi, Thread、Bluetooth Low Energyの各スタックを処理し、IW612マ ルチプロトコル・ワイヤレスSoCをラジオ・コプロセッサとして使用してワイヤレ ス・ファームウェアを実行します。 推奨される用途 ルーティング機能を備えた インターフェース・ エンド・ノード ゲートウェイ Threadボーダ・ルータ Matterコントローラ 豊富なユーザー機能を備えたデバイス 材料 • i.MX 8M Mini（クワッドコア1.8 GHz Arm Cortex-A53と2D/3Dグラフィックスを搭 載）。 • IW612マルチプロトコル・ワイヤレスSoC（2.4/5 GHz 1x1 Wi-Fi 6、Thread、 Bluetooth Low Energyをサポート）。 • 認定の生成と配布を行うEdgeLock 2GOクラウド・サービス、NXPはCSAから製品認証 局 (PAA) として認定済み。 • オプション︓分離され隔離されたセキュリティ実装を可能にするSE051セキュア・エレ メントまたはA5000セキュア・オーセンティケータ。Matterで求められる水準を超え る、高度なセキュリティ機能と認証機能が得られます。 i.MXプロセッサ IW612 セキュア・エレメント 28 29

72° NXPとMatter︓ 魅力的で 使いやすい製品を 賢く設計する方法 プロの料理人の世界では、料理人の最高の相棒 はよく研いだ包丁であると言われています。こ れは、おそらく包丁こそが調理場で最も重要な ツールであり、多くの基本的な調理作業の出発 点であるからです。 同じことは、Matterにも言えます。Matterが優れたスマートホーム 製品を生み出すための最重要ツールの1つであり、さまざまな種類 のスマートホーム・ユース・ケースに対応するための出発点である ことは、ほぼ間違いないでしょう。 NXPの最適化され、高度に統合化されたソリューションには、適切 な材料がすべて含まれているため、互換性の問題に悩むことなく、 イノベーションに集中して取り組むことができます。NXPが提供す るテーラーメイドの開発プラットフォームは、CSAが定めたMatter 認定の要件に合わせて設計されているため、具体的なユース・ケー スに応じた実績あるアプローチで製品を開発し、スムーズな認証プ ロセスによって市場投入を簡易化できます。 NXP製品とMatterの組み合わせなら、魅力的で使いやすい製品の設 計を開始するために必要なものがすべて揃います。これこそ、本当 の意味で重要なメリットなのです。 30 31

1. ご興味のあるお客様へ このMatterクックブックでは、NXPとのパートナーシップが 家電製品の開発にどのように役立つのか、ごく基本的な点の みをご紹介しています。Matterがスマートホームにもたらす 影響と、スマートホームでシームレスな相互運用性を実現す るNXPのエンドツーエンド・ソリューションの詳しい情報に ついては、www.nxp.jp/matterをご覧ください。