スマートホームAppへのMatterのサポートの追加

スマートホームAppへのMatterのサポートの追加

HomeKitで強化された新しいAPIにより、スマートホーム開発者は新しいMatterプロトコルを最も便利な方法でインテグレーションすることができます。Matterプロトコルの概要と、AppleプラットフォームとスマートホームAppにおいてMatterアクセサリを設定・管理する方法を紹介します。

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みなさんこんにちは「スマートホームAppへの Matterのサポートの追加」のセッションにようこそホームエンジニアリングのSelinaです今日は同僚たちとMatterサポートが追加されたエキサイティングな機能について説明します月曜日の基調講演で述べたように MatterはAppleやその他の業界リーダーによって開発されているスマートホームアクセサリの新規格ですすべてのスマートホームアクセサリがシームレスに連携することを目指していますそのビジョンは世界中のホームオートメーションを可能にしスマートホームの構築を開始今後数年間それらを追加し続けることです Matterプロトコルはオープンソースの取り組みとして開発されており HomeKitを含む実績あるテクノロジーを活用しスマートホームデバイスを幅広くサポートすることを保証メーカーによる製品への統合を簡素化させます Matterを使用するとスマートホームアクセサリメーカーは複数のプロトコルを並行サポートする必要がなくなり製品の開発作業を大幅に簡素化継続的なサポートが可能になりますまたApp開発者は独自のプロトコルを作成して維持するという負担なしに最高のApp開発と維持に集中できますこのようなアクセサリの統一プロトコルを作成することで顧客はスマートホームを簡単に楽しむことができ確実に機能することが分かっているので自信を持って家に製品を持ち込めます人々多くのアクセサリを選べるようになり建築業者も標準として家に設置できるようになっていくでしょうこれらに動機付けられて開発者がアクセサリやAppの開発にMatterをできるだけ早く使用できるようにしたいと思っています MatterのサポートがiOSとiPadOSおよびtvOS15で開発者プレビューとして提供されることとなりましたご紹介したい素晴らしい機能がたくさんありますまず第一にHomeKitを介してMatterアクセサリと統合する方法について説明します HomeKitプロトコルを実装するアクセサリが HomeKitフレームワークを介してApple Homeと統合長年構築されてきた素晴らしい機能は HomeKit上への完全制御の提供や HAPアクセサリの管理などです MatterアクセサリのApple Homeへの統合を検討した際HomeKitフレームワークの可能性を拡大できるパラレルプロトコルとしての Matterのサポートは自然な流れでしたアーキテクチャ的にはこれはHomeKitが CHIPフレームワークというオープンソースの Matter実装することでアクセサリと通信することを意味します Matterプロジェクトの旧名は Connected Home over IPでした略してCHIPの参照をオープンソースプロジェクトとＡＰＩの両方でご確認いただけますＡＰＩの名称は今後のリリースで更新される予定ですメイントピックに戻るとHomeKitが提供するカプセル化により既存のすべてのAppleHome機能は Matterアクセサリでシームレスに動作しますたとえばHAPアクセサリの設定と同じフローにより Matterアクセサリを設定し１回下にスワイプするだけでControl Centerの Matterアクセサリを制御またSiri for Matterによるハンズフリーな統合で Appleデバイスの制御が可能です HomeKitの機能はファーストパーティ機能のサポートだけではありません App開発者がすぐにHomeKitを設計し HomeKitを活用してクリエイティブで楽しいスマートホームAppを通信プロトコルに頼ることなくAppを創造そして実装できるように初期から設計されています Matterアクセサリにもこれは当てはまります HomeKitで使用してきたようにＡＰＩを継続 Matterアクセサリの使用開始は即時ですコードを変更する必要はありません例としてアクセサリのセットアップを見てみますこのコードはHomeKit AppでＡＰＩを呼び出す方法を示しています iOS 15開発者プレビューではこのＡＰＩによって呼び出されるＱＲコードスキャナーがHAPQRコードのみでなく Matter QRコードの認識も開始して顧客に使い慣れたアクセサリのセットアップで一貫した体験を提供します今年のSwiftのアップデートに細心の注意を払っている方はSwiftのコンカレンスが水面下でシフトしていることをご存知でしょうこれまで使用していたＡＰＩを新しい Swift async/awaitパラダイムを介して呼び出し可能になりましたセットアップに加えてiOS 15開発者プレビューでは HomeKitの既存ＡＰＩを利用して Matterアクセサリの状態を読み書き可能ですさらにMatterアクセサリのリモートアクセスとタイムリーな通知を自動的に取得しシーンＡＰＩとオートメーションＡＰＩにより HAPアクセサリ処理同様 Matterアクセサリを追加編集できます
未来を少し覗いてみることにしましょう Matterプロジェクトが発展し続けるにつれてますます多くのカテゴリのサポートが期待されています新しいMatterカテゴリが HomeKitに統合され続けるので開発者はアクセサリを簡単に利用できます次にプロトコルとしてのHAPはカスタム特性をサポートこれによりメーカーはクリエイティブなカスタム機能を構築しHomeKitからアクセスできます Matterはプロトコルとしてカスタム機能もサポートそこでHomeKitフレームワーク経由で点と点をつなぎMatterのカスタム機能へのアクセスを提供しますこの機能は後のリリースで提供される予定ですご意見やご要望などお待ちしております MatterとHomeKitをシームレスに統合することに取り組んでいますアクセサリ開発者やHomeKit App開発者 HomeKit利用者にかかわらず Matterは確実に機能します HomeKitを使用してMatterアクセサリと統合する場合安全なリモート操作や自動化などの機能が HomePodや AppleTVなどのAppleスマートホームハブのパワーとインテリジェンスにより無料で利用できます顧客がMatterアクセサリを他のスマートホームハブに接続する支援もご自宅からiOS Appで簡単に実行することが可能です Chrisから詳しく説明してもらいますありがとうSelina 今年の開発者プレビューでは概念的に新しくも馴染みのあるＡＰＩを構築 Matterアクセサリとホームハブ間の接続が簡単に確立できますユーザー体験から見ていくことにしましょうご覧のとおりこのフローはApple製品や HomeKitアクセサリのセットアップ方法と非常によく似ていますユーザーがこのフローに慣れているので開発者もその恩恵が受けられるようにしたいと思いましたここで重要なのはこれがシステムＵＩながらユーザーが選択する家や部屋がAppから入手可能であることです Appは新しいApp Extensionタイプを設定するために必要な情報を提供し必要な処理を完了します段階的に見ていくことにしますセットアップを開始する前にAppは管理する家を表すトポロジオブジェクトを作成します次にこのオブジェクトを新しいＡＰＩに渡しますここでセットアップが起動しMatter QRコードをスキャンする準備が整います呼び出しのコード例を次に示しますご覧のとおりこのＡＰＩはアクセサリの設定用の既存のHomeKitAPIと概念的に似ています主な違いは追加されたのが HMCHIPトポロジオブジェクトの追加で Appが管理する家に使用されることですユーザーがMatter QRコードをスキャンするとセットアップは自動的に検出済みカードに進み検出されたアクセサリのカテゴリを表示しますこれでAppにアクセサリを追加するオプションがユーザーに提示されこの例ではAutoHomeですユーザーがアクセサリをホームハブに接続することを選択したら追加する家を指定する必要がある場合があります複数のホームで構成されるトポロジでセットアップを開始した場合にこの画面が表示されますトポロジが単一の家のみで構成されている場合はユーザーの意図が既知のためこのカードはスキップされますユーザーが家を選択するとiOSは拡張機能にリクエストを送信してスキャンしたアクセサリの Matterペイロードとペアリングしますあなたの拡張機能は原則として HMCHIPサブクラスに呼応します呼び出されたらCHIPフレームワークＡＰＩにより Matterアクセサリとホームハブとを安全にペアリングします次にiOSは対応する拡張機能から選択した家の部屋のリストを要求します部屋はユーザーが選択できるようＵＩに表示拡張機能でこのリクエストに応答するコードは簡単なものですペアリクエストと同じように拡張機能の原則を中心に HMCHIPサブクラスで展開しますあとはこの関数を実装してユーザーが選択した家に一致する対応する部屋を返すだけユーザーが名称と部屋を選択したらアクセサリ用にその情報を提供拡張機能に追加してアクセサリを設定するよう依頼他のリクエストタイプと同様拡張機能は設定リクエストに応答し CHIPフレームワークＡＰＩによりアクセサリを直接設定します最後にアクセサリがApp用に設定成された後ユーザーにもHome Appの使用と Control CenterとSiriを利用する機会が提供されますここでも完全に収集されているのは拡張機能に実装されると予想されるコードです３つのシンプルな関数部屋とペアするアクセサリのリクエストにアクセサリの構成のリクエストです HMCHIPハンドラをサブクラス化しメソッドをオーバーライドしたら残りのセットアップ体験は開発者の観点とは本質的に無縁となりますＵＩプレゼンテーションやステップ間の移行にエラー処理などがすべて処理されますこれにより作成する必要のあるコードの量が大幅に削減されると同時にユーザーに一級の体験を提供しますこれまで既存のHomeKitＡＰＩとMatterアクセサリを統合して他のスマートホームハブを備えたアクセサリと接続する際必要な新しいＡＰＩについてこれまでご紹介してきました Matterアクセサリの開発者としてファームウェア開発のためプロトコルへの知識も必要になってくると言えます次にサーガよりMatterプロトコルの MatterとHAPの類似点について説明してもらいましょう
ありがとうChris Matterデータモデルから始めましょうすべてのMatterアクセサリは Matterデータモデルを介してその機能を公開しますエンドポイントによりこれらの機能に個別に対処できますエンドポイントは論理的に分離された機能と考えることができますほとんどのアクセサリには次の２つしかありません名称やベンダーにモデルなどの情報用に１つもう１つはアクセサリのプライマリであるライトなどになります各エンドポイントには複数のクラスタを含められます各クラスタはそのエンドポイントの機能を表しますライトの例ではライトエンドポイントに明るさや色に電力制御などのクラスタがあることになります HomeKitに慣れている場合はクラスタはHomeKitサービスと同等であると考えられます
次にクラスタに何が内包されているかを見ていきますクラスタは複数の属性を持つことが可能です各属性はアクセサリの状態を表しますライトの例では明るさのクラスタにはライトの明るさを読み取り制御するといった属性があることになります Matterの属性はHomeKitの特性と同等であると考えることが可能です
ここで各属性が読み書きからレポートまでのアクションをサポートすることが分かりますライトがオンまたはオフになるたびにクラスタで通知を受信するにはレポートを有効にする必要があります Matterは各機能に基づいて各属性と通信するための幅広いＡＰＩを提供します
これらの概念はAppleも貢献しているオープンソースのCHIPフレームワークに実装されています Selinaが先に述べたように CHIPはMatterに名称が変更されましたが将来のリリースでフレームワークとコードは更新されます CHIPフレームワークに認定されたバージョンは iOSで配布されMatterアクセサリを使用したHomeKitへの統合が可能になり Appで使用する必要がある場合オープンソースAPIへのアクセスも提供されますライトアクセサリと通信するための CHIPフレームワーク使用例を見てみましょうこれは先ほど説明したMatterのデータモデルのコアコンセプトを実行しますまず共有CHIPControllerにアクセスしますこのコントローラーは Matterへの主要なハンドルです次にペアリング中に割り当てたDeviceIDでライトへのハンドルを取得します次にライトのエンドポイントオンオフクラスタへのハンドルを初期化しますこのクラスタを使用してオンオフ属性で読み書きを実行できますまずライトの状態を切り替えるだけのオンオフ属性を切り替えるように要求します次に同属性の状態を読み取るよう要求次にアクセサリは属性のステータスを含む応答を送信することでAppを更新します
これがCHIPフレームワークの概要です今日のセッションを終了する前に Matterで導入された新しい概念についてまたそれを活用するホームAppに導入されたいくつかの新機能もご紹介します Matterプロトコルでは複数の管理者がアクセサリに同時に接続できるようになっていますこれは顧客に選択肢を提供するための優れた機能ですが同時にアクセサリ管理にとっては課題でもありますホームAppがどのように対処しているかを見てみましょうホームAppはアクセサリに接続しているすべての管理者のリストを接続済サービスセクションに表示できるようになりましたユーザーに接続済みの管理者を管理するオプションもなおユーザーはペアリングモードを再度オンにしてアクセサリに接続するための新しい管理者を許可するオプションもありますここでの目的は単純なもので何が最善なのかを自由に選択できるようにすることとスマートホームアクセサリの管理を簡素化することです
そのためMatterのサポートはiOSとiPadOS tvOS15の開発者プレビューに適用有効にするには開発者プロファイルをインストールする必要がありますまたHomeKitからMatterアクセサリを制御するためのハブも必要です Matterは認定ベンダーＩＤと認定製品ＩＤを公開することが予想されますがサンプルのベンダーＩＤと製品ＩＤのリストを提供しプレビューでの開発を簡素化を目指していますこれらのＩＤは事前に開発者プレビューでサポートされている Matterアクセサリカテゴリで定義ＡＰＩに関する詳細はサイトから入手可能となっています MatterオープンソースＡＰＩとMatterアクセサリ定義の詳細についてはGithubをご覧ください
このようにアクセサリ開発者向けの HomeKitやAppユーザーへのサポートをシームレスにもたらします Matterアクセサリを他のスマートホームハブと接続したい開発者向けに今後のシードに新しいセットアップＡＰＩが追加されますこれらはすべてはiOSやiPadOSおよび tvOS15開発者プレビューから利用可能です
ご覧いただきありがとうございます [パーカッシブな音楽]

4:58 - Add a Matter accessory to your HomeKit app

home.addAndSetupAccessories() { error in
    if let error = error {
         print("Error occurred in accessory setup \(error)”)
    } else {
         print("Successfully added accessory to HomeKit")
    }
}

9:12 - Invocation example

let homes = proprietaryHomeStorage.homes.map { home in
    HMCHIPServiceHome(uuid: home.uuid, name: home.name)
}

let topology = HMCHIPServiceTopology(homes: homes)
let setupManager = HMAccessorySetupManager()

do {
    try await setupManager.addAndSetUpAccessories(for: topology)
    print("Successfully added accessory to my app”)
} catch {
    print("Error occurred in accessory setup \(error)")
}

10:15 - Extension communication

class RequestHandler: HMCHIPServiceRequestHandler, CHIPDevicePairingDelegate {

   // . . .

   override func pairAccessory(in: HMCHIPServiceHome, onboardingPayload: String) async throws -> Void {
        // iOS is instructing the extension to pair the accessory via CHIP.framework
  }     // . . .
}

10:39 - Extension communication

class RequestHandler: HMCHIPServiceRequestHandler, CHIPDevicePairingDelegate {

   // . . .

   override func rooms(in: HMCHIPServiceHome) async throws -> [HMCHIPServiceRoom] {
        // iOS is querying for a room list that corresponds to the given home
    }     // . . .
}

11:03 - Extension communication

class RequestHandler: HMCHIPServiceRequestHandler, CHIPDevicePairingDelegate {

   // . . .

   override func configureAccessory(named accessoryName: String, room accessoryRoom: HMCHIPServiceRoom) async throws -> Void {
        // iOS is instructing the extension to apply configuration via CHIP.framework.
    }     // . . .
}

11:27 - Extension communication

class RequestHandler: HMCHIPServiceRequestHandler, CHIPDevicePairingDelegate {

    override func rooms(in: HMCHIPServiceHome) async throws -> [HMCHIPServiceRoom] {
        // iOS is querying for rooms that match the given home.  These rooms will be shown in system UI and the selection will be vended back to your extension's `configureAccessory` function
   }

    override func pairAccessory(in: HMCHIPServiceHome, onboardingPayload: String) async throws -> Void {
        // iOS is instructing the extension to pair the accessory via CHIP.framework
   }
    
    override func configureAccessory(named accessoryName: String, room accessoryRoom: HMCHIPServiceRoom) async throws -> Void {
       // iOS is instructing the extension to apply configuration via CHIP.framework.
    }
}

14:27 - Status and Control

let controller = CHIPDeviceController.shared()
do {
    let device = try controller.getPairedDevice(accessoryDeviceID)
    let onOffCluster = CHIPOnOff(device: device,
                               endpoint: lightEndpoint,
                                  queue: DispatchQueue.main)
    onOffCluster?.toggle({ (error, values) in
        // Error handling code here
    })
    onOffCluster?.readAttributeOnOff(responseHandler: { error, response in
        if let state = response?[VALUE_KEY] as? NSInteger {
           updateLightState(state: state)
        }
    })
} catch {
    print("Error occurred in accessory control \(error)")
}

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