Matter 设备实时网页控制实战：基于 WebSocket 的双向通信方案-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/moton2017/article/details/146917254

(2) 编写网关代码（Python 示例）

Step 1：Matter 设备事件监听

Step 2：WebSocket 服务端

(3) 前端网页开发（HTML + JavaScript）

以下是 将 Matter 设备通过 WebSocket 实现实时网页控制 的完整方案，涵盖 系统架构设计、代码实现、安全通信 以及 调试验证 的关键步骤：

1. 系统架构设计

(1) 架构图

graph LR
    A[网页/浏览器] -->|WebSocket| B[网关]
    B -->|Matter协议| C[Matter设备]
    C -->|事件订阅| B
    B -->|WebSocket| A

(2) 核心组件

Matter 设备：支持 Matter 协议的设备（如灯泡、传感器）。
网关：
- 功能：
  - 处理 Matter 设备的事件订阅。
  - 通过 WebSocket 与浏览器实时通信。
- 推荐硬件：
  - Raspberry Pi：运行 Matter SDK 和 WebSocket 服务。
  - ESP32：资源受限场景（需简化功能）。
前端网页：
- 使用 JavaScript 实现 WebSocket 连接，展示设备状态和控制界面。

2. 开发步骤

(1) 环境搭建

硬件与软件准备

网关设备：Raspberry Pi 4（安装 Ubuntu）。
依赖库：

# 安装 Matter SDK（Raspberry Pi）
git clone https://github.com/connectedhomeip/connectedhomeip.git
cd connectedhomeip
./scripts/bootstrap.sh
./scripts/examples/gn_build_all.sh

# 安装 WebSocket 服务器（Python示例）
pip install flask flask-socketio

(2) 编写网关代码（Python 示例）

Step 1：Matter 设备事件监听

import asyncio
from chip import ChipDeviceStack, ChipDeviceController
from chip.clusters import Objects as clusters
from flask import Flask, render_template
from flask_socketio import SocketIO, emit

app = Flask(__name__)
socketio = SocketIO(app, cors_allowed_origins="*")

controller = ChipDeviceController.DeviceController()

async def on_matter_event(event):
    if event["type"] == "attributeValueUpdate":
        device_id = event["device"]
        cluster_id = event["cluster"]
        attribute_id = event["attribute"]
        value = event["value"]

        # 通过 WebSocket 发送到浏览器
        socketio.emit('matter_event', {
            'device_id': device_id,
            'cluster_id': cluster_id,
            'attribute_id': attribute_id,
            'value': value
        })

async def main():
    # 订阅灯泡的开关状态
    await controller.GetDevice(1234).SubscribeAttribute(
        endpoint=1,
        cluster=clusters.OnOff.Id,
        attribute=clusters.OnOff.Attributes.OnOff
    )

asyncio.run(main())

Step 2：WebSocket 服务端

@socketio.on('connect')
def handle_connect():
    print('Client connected!')

@socketio.on('control_command')
def handle_control(data):
    device_id = data['device_id']
    command = data['command']
    
    if command == 'on':
        asyncio.run(controller.On(device_id, 1))
    elif command == 'off':
        asyncio.run(controller.Off(device_id, 1))
        
    emit('status_update', {'status': 'success'})

if __name__ == '__main__':
    socketio.run(app, host='0.0.0.0', port=5000)

(3) 前端网页开发（HTML + JavaScript）

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Matter Control</title>
    <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/socket.io/4.0.1/socket.io.js"></script>
</head>
<body>
    <h1>Light Control</h1>
    <button onclick="turnOn()">ON</button>
    <button onclick="turnOff()">OFF</button>
    <div id="status"></div>

    <script>
        const socket = io('http://gateway_ip:5000');

        socket.on('connect', () => {
            console.log('Connected to gateway');
        });

        socket.on('matter_event', (data) => {
            document.getElementById('status').innerHTML = `Status: ${data.value ? 'ON' : 'OFF'}`;
        });

        function turnOn() {
            socket.emit('control_command', { device_id: 1234, command: 'on' });
        }

        function turnOff() {
            socket.emit('control_command', { device_id: 1234, command: 'off' });
        }
    </script>
</body>
</html>

(4) 配置 Matter 设备

Step 1：初始化 Matter 网络

# 启动 Thread 网络（需边界路由器支持）
chip-tool thread start-network 1234 0x1122 20202021-06-05T12:00:00Z

# 配网 Matter 设备
chip-tool pairing on-network 1234 0x1122 20202021-06-05T12:00:00Z 1

Step 2：验证设备连接

# 测试控制命令
chip-tool on/off on 1234 1

3. 安全与可靠性

(1) 端到端加密

WebSocket 层：启用 WSS（WebSocket over TLS）：

socketio.run(app, host='0.0.0.0', port=5000, ssl_context='adhoc')

Matter 层：默认使用 DTLS 加密。

(2) 跨域问题

在 socketio 配置中添加 cors_allowed_origins="*" 或指定域名。
生产环境建议限制为特定域名。

(3) 连接保持

设置心跳包：

socketio = SocketIO(app, ping_timeout=60, ping_interval=30)

4. 调试与测试

(1) 日志输出

Matter 网关日志：

./out/standalone/linux/clang/debug/chip-tool -v

WebSocket 调试：使用浏览器开发者工具的 Network 和 Console 标签。

(2) 性能优化

减少数据传输量：仅发送必要属性（如仅传输开关状态变化）。
异步处理：使用 async/await 避免阻塞。

5. 典型问题与解决方案

(1) WebSocket 连接失败

原因：防火墙拦截端口（如 5000）。
解决：
```
sudo ufw allow 5000/tcp
```

(2) 命令执行延迟

原因：Matter 协议的 CoAP 传输延迟。
解决：
- 使用 ACK 机制 确认命令执行。
- 优化网关代码中的异步处理。

(3) 浏览器兼容性问题

原因：旧版浏览器不支持 WebSocket。
解决：
- 使用 Polyfill 库（如 sockjs-client）。
- 要求用户使用现代浏览器（Chrome 80+）。

6. 扩展与优化

(1) 多设备支持

动态发现设备：通过 Matter 的 mDNS 发现设备并添加到控制界面。

设备列表管理：

socket.on('device_list', (devices) => {
    // 更新 UI 显示设备列表
});

(2) 双向实时状态同步

自动刷新：

setInterval(() => {
    socket.emit('request_status', { device_id: 1234 });
}, 5000);

总结

通过 Matter 网关 + WebSocket 前端 的架构，可实现以下目标：

1.实时控制：网页端即时操作 Matter 设备（如开关灯泡）。

2.状态同步：设备状态变化自动推送到浏览器。

3.跨平台兼容：支持 Chrome、Firefox 等主流浏览器。

扩展阅读：

Matter协议深度解析：智能家居通信标准的技术架构、开发指南与生态挑战	https://blog.youkuaiyun.com/moton2017/article/details/146915911
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Matter SDK 开发指南：从环境搭建到设备认证的实战教程	https://blog.youkuaiyun.com/moton2017/article/details/146916341
支持 Matter SDK 的芯片厂商与开发平台：从 Nordic 到 ESP32 的选型指南	https://blog.youkuaiyun.com/moton2017/article/details/146916479
ESP32 快速接入 Matter 协议实战：从代码配置到设备控制的 10 分钟教程	https://blog.youkuaiyun.com/moton2017/article/details/146916545
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