Cómo llevar dispositivos Bluetooth a Apple Home con un puente Matter

Llevo un tiempo trabajando en un proyecto para integrar una gama de dispositivos Bluetooth en Apple Home.

Los dispositivos en sí son sencillos: interruptores de pared de una a cuatro teclas, luces regulables, luces de temperatura ajustable y de color, además de un interruptor inalámbrico adhesivo. Forman una red Bluetooth Mesh y siempre se han controlado desde nuestra propia app, que funciona bien.

La presión viene de los clientes. La pregunta que más escuchamos es: «¿Puedo controlarlo con Apple Home?» Google Home y Home Assistant suelen venir justo después.

Apple, Google y Amazon llevan tiempo apostando por Matter. Hoy la gente espera gestionar todos los dispositivos de la casa desde una sola app, y los productos sin soporte de Matter lo tendrán cada vez más difícil para venderse.

Este artículo es la visión general de todo el proyecto: por qué elegimos este enfoque, cómo es la arquitectura y hasta dónde hemos llegado. En próximas entradas hablaré por separado de los chips, el procesador principal, la pila de protocolos y la certificación.

Dos opciones: chips nuevos en cada dispositivo o una sola pasarela

Hay, a grandes rasgos, dos formas de llevar dispositivos Bluetooth a Matter.

Opción uno: cambiar los dispositivos. Sustituir el chip de cada dispositivo por una solución Thread o Wi-Fi compatible con Matter, reescribir el firmware y certificar cada modelo en Matter por separado.

Opción dos: dejar los dispositivos como están y añadir una pasarela. Por un lado, la pasarela habla con los dispositivos por Bluetooth. Por el otro, se une a la red doméstica como un dispositivo Matter. Apple Home ve una única pasarela Matter con una lista de interruptores y luces detrás. La especificación de Matter llama Bridge a este tipo de dispositivo.

	Cambiar los dispositivos	Añadir una pasarela
Coste del dispositivo	Un chip más caro en cada unidad	Sin cambios
Trabajo de firmware	Reescribirlo para cada modelo	Cambios pequeños en los dispositivos; casi todo el trabajo está en la pasarela
Certificación Matter	Cada modelo por separado	La pasarela, una sola vez
Dispositivos ya vendidos	Se quedan fuera	Pueden unirse tras una actualización de firmware
Compra adicional para el usuario	Ninguna	Una pasarela

Tenemos muchos modelos, precios unitarios bajos y muchos dispositivos ya instalados en los hogares. Rediseñar cada dispositivo no era realista, así que elegimos la pasarela.

Los inconvenientes son igual de claros. El usuario tiene que comprar una caja más, y si la pasarela se queda sin corriente o sin conexión, toda la red Bluetooth se ve afectada. Ambos puntos hay que abordarlos de frente en el diseño.

La arquitectura

El sistema tiene cuatro capas, de arriba abajo:

Apple Home / Google Home / Home Assistant
   │  Matter (Wi-Fi o Ethernet)
   ▼
[Pasarela Linux]
   ├─ Matter Bridge: cada interruptor y cada luz es un dispositivo
   ├─ Tabla de dispositivos: cuáles hay, canales, si están en línea
   ├─ Capa de traducción: comandos Matter ↔ mensajes Mesh
   └─ Adaptador Mesh: controla el módulo Bluetooth por UART
   │  UART
   ▼
[Módulo Bluetooth] aprovisionamiento y mensajes Mesh
   │  Bluetooth SIG Mesh
   ▼
interruptores / luces regulables / luces de color / interruptores inalámbricos

Arriba están las plataformas de hogar inteligente. Solo hablan Matter y no saben que debajo hay Bluetooth.
La placa de la pasarela ejecuta Linux y un único programa. De cara al exterior es una pasarela Matter; por dentro gestiona todos los dispositivos Bluetooth.
El módulo Bluetooth es un chip aparte. La pila de Bluetooth Mesh se ejecuta en el módulo, y el host Linux le envía instrucciones por un puerto serie.
Abajo están los dispositivos, que usan el protocolo Mesh estándar del Bluetooth SIG, SIG Mesh.

La principal ventaja de esta división es que las mitades Bluetooth y Matter se pueden depurar y sustituir de forma independiente. Cambiar más adelante el procesador principal no afecta al módulo Bluetooth ni al firmware de los dispositivos; cambiar de fabricante de módulo Bluetooth solo afecta a la capa del adaptador.

La capa más importante: la traducción

El trabajo de verdad ocurre en la capa de mapeo. Es la que traduce los tipos de dispositivo y los comandos de Matter a mensajes que Bluetooth Mesh entiende.

Nuestro dispositivo	Cómo se muestra en Apple Home	Qué hay que convertir
Interruptor de 1 a 4 teclas	Un interruptor por tecla (On/Off Light)	Nada
Luz regulable	Dimmable Light	Nivel de Matter 1–254, luminosidad de Mesh 0–65.535
Luz blanca ajustable	Color Temperature Light	Matter usa mireds: 1.000.000 dividido entre el valor en Kelvin
Luz de color	Extended Color Light	El tono y la saturación usan rangos distintos
Interruptor inalámbrico	Generic Switch	Las pulsaciones corta, larga y doble se convierten en eventos de botón de Matter

Un interruptor de cuatro teclas aparece en Apple Home como cuatro interruptores independientes, cada uno de los cuales puede ir a una estancia o escena distinta. Es la forma estándar de funcionar de los Bridges, y también la más fácil de entender para el usuario.

La traducción en sí no es difícil. Lo difícil son dos detalles que se pasan por alto con facilidad.

El primero son los botones físicos. Cuando alguien pulsa el interruptor de la pared, el estado en Apple Home también tiene que cambiar. Por eso cada dispositivo informa a la pasarela de su nuevo estado cada vez que cambia, y la pasarela lo sincroniza con Matter. Gestionar el caso «la app controla el dispositivo» es solo la mitad del trabajo; «el dispositivo avisa a la app» importa igual.

El segundo es quedarse sin conexión. Si una luz pierde la alimentación en la pared, Apple Home debería mostrar «Sin respuesta» en lugar del último estado conocido. Cada dispositivo envía a la pasarela un latido periódico y, si se pierden varios seguidos, se marca como desconectado.

Otra decisión de diseño tiene que ver con la experiencia de usuario: el interruptor inalámbrico controla las luces directamente, sin pasar por la pasarela. El interruptor envía su comando a la dirección de grupo de la estancia, las luces responden directamente y la pasarela se limita a escuchar para mantener el estado sincronizado. Aunque la pasarela se caiga de la red o falle, el interruptor de la pared sigue encendiendo las luces. La pasarela debe aportar comodidad, no convertirse en un punto único de fallo.

Decisiones clave

Varias partes del diseño se cerraron solo después de muchas comparaciones. Aquí van las conclusiones; el razonamiento tendrá sus propias entradas.

SIG Mesh entre los dispositivos y la pasarela, no un protocolo propietario. El estándar define modelos para interruptores y luces, de modo que la pasarela y los dispositivos pueden usar chips de fabricantes distintos y funcionar juntos mientras ambos lo respeten.
Un módulo de Silicon Labs en la pasarela, chips de Telink en los dispositivos. Para la pasarela lo que más importa son la documentación y las herramientas: el módulo de Silicon Labs puede funcionar como coprocesador y su protocolo serie está bien documentado. Para los dispositivos pesan más el coste y la cadena de suministro china, lo que favorece a Telink.
El procesador principal depende del trabajo. Para hacer solo de puente basta un chip de entrada como el RK3506 de Rockchip. Si se quiere margen para automatización local o una página web de administración, el RK3562. Con una pantalla como panel de control, se sube al RK3576.
rs-matter, escrito en Rust, para la pila de Matter. Se compila en un único programa pequeño y permite añadir y quitar dispositivos en tiempo de ejecución, algo que encaja muy bien con un Bridge.

Dónde estamos

Lo hecho hasta ahora es un prototipo de software:

Un PC con Windows simula la pasarela y se añadió a Apple Home escaneando su código.
Un teléfono simula un dispositivo Bluetooth. La pasarela lo descubre y aparece en Apple Home como un dispositivo controlable.
Al accionarlo desde Apple Home, el comando llega al dispositivo simulado. Cuando se añaden o se quitan dispositivos, aparecen o desaparecen en Apple Home.

Dicho de otro modo, la cadena Matter ↔ pasarela ↔ dispositivo Bluetooth funciona en software, y Apple Home reconoce y controla los dispositivos puenteados.

Lo que aún no está hecho es el hardware real: probar el módulo de Silicon Labs con dispositivos de Telink y ejecutarlo todo en una placa de pasarela con Linux. Las placas de desarrollo están pedidas, y ese será el foco de las próximas semanas.

Problemas por resolver

Estas preguntas deciden si el diseño puede pasar a producción, y cada una tendrá su propia entrada:

¿Funcionan juntos los chips de los dos fabricantes? Una pasarela de Silicon Labs con dispositivos de Telink debería funcionar sobre el protocolo estándar, pero hay que comprobarlo en placas reales.
¿Cuántos dispositivos aguanta una pasarela? Unas pocas docenas en una casa no son problema; las instalaciones comerciales pueden superar fácilmente el centenar y requieren pruebas de carga.
¿Qué pasa si la pasarela falla? Tras un corte de luz, un reinicio o el cambio del módulo Bluetooth, los dispositivos ya configurados deben volver por sí solos, sin que los usuarios tengan que emparejarlos de nuevo.
Certificación. La certificación de Matter, los requisitos relacionados con HomeKit y la certificación de radio: cuánto cuesta cada una y cuál va primero.

Reflexión final

Llevar dispositivos Bluetooth a Matter es menos misterioso de lo que suena. El tiempo se va en elegir los chips, mantener sincronizado el estado de los dispositivos, planificar los fallos de la pasarela y hacer el trabajo de certificación, que es inevitable antes de producir.

Seguiré escribiendo sobre este proyecto, tema por tema, desde el prototipo hasta la producción, incluidos los errores del camino.

Si tienes dispositivos Bluetooth que quieras llevar a Matter, o estás construyendo una pasarela parecida, me encantará hablar. Ideas de diseño, elección de chips y lecciones aprendidas: todo está sobre la mesa. linktr.ee/weiyii