物联网领域技能Skill domain-iot

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name: domain-iot description: “用于构建物联网应用程序时使用。关键词：IoT, 物联网, 传感器, MQTT, 设备, 边缘计算, 遥测, 执行器, 智能家居, 网关, 协议” user-invocable: false

物联网领域

第3层：领域约束

领域约束 → 设计影响

领域规则	设计约束	Rust 实现含义
不可靠的网络	离线优先	本地缓冲
电源限制	高效代码	休眠模式，最小化内存分配
资源限制	小体积	在需要时使用 no_std
安全性	加密通信	TLS，签名固件
可靠性	自我恢复	看门狗，错误处理
OTA 更新	安全升级	回滚能力

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关键约束

网络不可靠性

规则：网络随时可能中断
原因：无线，远程位置
RUST：本地队列，带退避的重试机制

电源管理

规则：最小化功耗
原因：电池寿命，能源成本
RUST：休眠模式，高效算法

设备安全

规则：所有通信加密
原因：可能存在物理接触
RUST：TLS，签名消息

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向下追溯 ↓

从约束到设计（第2层）：

“需要离线优先设计”
    ↓ m12-lifecycle: 带持久化的本地缓冲区
    ↓ m13-domain-error: 带退避的重试

“需要电源效率”
    ↓ domain-embedded: no_std 模式
    ↓ m10-performance: 最小化内存分配

“需要可靠的消息传递”
    ↓ m07-concurrency: 带超时的异步
    ↓ MQTT: QoS 级别

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环境对比

环境	技术栈	依赖包
Linux 网关	tokio + std	rumqttc, reqwest
MCU 设备	embassy + no_std	embedded-hal
混合环境	拆分工作负载	两者皆有

关键依赖包

用途	包名
MQTT (std)	rumqttc, paho-mqtt
嵌入式	embedded-hal, embassy
异步 (std)	tokio
异步 (no_std)	embassy
日志 (no_std)	defmt
日志 (std)	tracing

设计模式

模式	目的	实现方式
发布/订阅	设备通信	MQTT 主题
边缘计算	本地处理	上传前过滤
OTA 更新	固件升级	签名 + 回滚
电源管理	电池寿命	休眠 + 唤醒事件
存储转发	网络可靠性	本地队列

代码模式：MQTT 客户端

use rumqttc::{AsyncClient, MqttOptions, QoS};

async fn run_mqtt() -> anyhow::Result<()> {
    let mut options = MqttOptions::new("device-1", "broker.example.com", 1883);
    options.set_keep_alive(Duration::from_secs(30));

    let (client, mut eventloop) = AsyncClient::new(options, 10);

    // 订阅命令
    client.subscribe("devices/device-1/commands", QoS::AtLeastOnce).await?;

    // 发布遥测数据
    tokio::spawn(async move {
        loop {
            let data = read_sensor().await;
            client.publish("devices/device-1/telemetry", QoS::AtLeastOnce, false, data).await.ok();
            tokio::time::sleep(Duration::from_secs(60)).await;
        }
    });

    // 处理事件
    loop {
        match eventloop.poll().await {
            Ok(event) => handle_event(event).await,
            Err(e) => {
                tracing::error!("MQTT 错误: {}", e);
                tokio::time::sleep(Duration::from_secs(5)).await;
            }
        }
    }
}

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常见错误

错误	违反的领域规则	修复方法
无重试逻辑	数据丢失	指数退避
无线电常开	电池耗尽	发送间隔休眠
未加密的 MQTT	安全风险	TLS
无本地缓冲区	网络中断 = 数据丢失	本地持久化

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追溯至第1层

约束	第2层模式	第1层实现
离线优先	存储转发	本地队列 + 刷新
电源效率	休眠模式	基于定时器的唤醒
网络可靠性	重试	tokio-retry, backoff
安全性	TLS	rustls, native-tls

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相关技能

何时使用	参见
嵌入式模式	domain-embedded
异步模式	m07-concurrency
错误恢复	m13-domain-error
性能	m10-performance