在物聯網（IoT）領域，Kotlin 憑借其簡潔性、安全性和與 Java 生態的無縫兼容性，逐漸成為 Android Things 開發的有力工具。盡管 Google 已于 2022 年宣布停止對 Android Things 的官方支持，但其技術思想仍值得探索，且相關模式可遷移至其他 IoT 平臺。以下從多個維度解析 Kotlin 在 IoT 開發中的實踐：

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一、為何選擇 Kotlin 開發 IoT？

1. 精簡代碼結構
   Kotlin 的擴展函數（如 GPIO.pinMode）和空安全特性可減少硬件操作中的潛在崩潰：

   val ledPin: Gpio = peripheralManager.openGpio("BCM4").apply {setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW)
   }
   

2. 協程處理異步任務
   避免回調地獄，輕松管理傳感器數據流的并發采集：

   suspend fun readTemperature() = withContext(Dispatchers.IO) {i2cDevice.readRegByte(TEMP_REGISTER).toFloat()
   }
   

3. 跨平臺兼容性
   Kotlin Multiplatform 支持在嵌入式設備與云端服務間共享業務邏輯代碼。

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二、Android Things 核心開發模式

1. 硬件抽象層（HAL）
   通過 PeripheralManagerService 統一訪問 GPIO、I2C、SPI 等接口：

   val manager = PeripheralManager.getInstance()
   val uart = manager.openUartDevice("UART0").apply {configure(baudRate = 9600, dataSize = 8)
   }
   

2. 傳感器驅動開發
   封裝常見傳感器（如 BME280）為 Kotlin 類：

   class BME280(private val i2c: I2cDevice) {fun readPressure(): Float {val data = i2c.readRegBuffer(0xF7, 3)return compensatePressure(data) // 傳感器校準算法}
   }
   

3. 低功耗優化
   利用 WorkManager 調度后臺任務，結合設備休眠模式降低能耗。

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三、IoT 通信協議實現

1. MQTT 消息推送
   使用 Eclipse Paho 庫實現設備到云端的雙向通信：

   val client = MqttAndroidClient(context, "tcp://broker.hivemq.com", "kotlin-device")
   client.connect().subscribe {client.publish("sensors/temp", "25.6".toByteArray(), 0, false)
   }
   

2. CoAP 資源受限設備通信
   通過 Californium 庫實現輕量級 RESTful 交互：

   val coapServer = CoapServer().apply {add(CoapResource("led").apply {add(CoapPostHandler()) // 處理POST控制指令})start()
   }
   

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四、安全增強策略

1. 硬件級安全

   • 使用 Trusty TEE 隔離敏感操作
   • 借助 Android Keystore 管理設備密鑰

2. 通信加密
   強制 TLS 1.3 并實現證書綁定（Certificate Pinning）：

   val okHttpClient = OkHttpClient.Builder().sslSocketFactory(sslContext.socketFactory, trustManager).addInterceptor(CertificatePinningInterceptor()).build()
   

3. OTA 安全升級
   基于 Ed25519 簽名驗證固件包完整性。

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五、實戰案例：智能農業監控系統

1. 硬件層

   • 樹莓派 CM4 + 土壤濕度傳感器
   • LoRaWAN 模塊實現長距離通信

2. Kotlin 服務邏輯

   fun monitorCrop() = lifecycleScope.launch {while (isActive) {val moisture = soilSensor.readMoisture()val packet = TelemetryPacket().apply {put("moisture", moisture)timestamp = System.currentTimeMillis()}cloudService.uploadData(packet)delay(300_000) // 每5分鐘采樣}
   }
   

3. 云端集成

   • 通過 Firebase Realtime Database 存儲歷史數據
   • 利用 ML Kit 實現異常模式檢測

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六、后 Android Things 時代的技術遷移

1. 替代方案

   • Raspberry Pi OS：直接使用 Linux 驅動 + Kotlin/Native
   • MicroPython/CircuitPython：通過 Koltin 服務端協調設備集群
   • Azure Sphere/Amazon FreeRTOS：企業級安全 IoT 方案

2. 跨平臺框架

   // 在 KMM 中共享傳感器數據處理邏輯
   expect class TemperatureSensor() {fun readValue(): Flow<Float>
   }// Android 實現
   actual class TemperatureSensor {actual fun readValue() = callbackFlow {val listener = { temp -> trySend(temp) }sensorManager.registerListener(listener)awaitClose { unregister() }}
   }
   

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結語

盡管 Android Things 已退出舞臺，但 Kotlin 在 IoT 領域展現出強大生命力。開發者可通過混合架構（如邊緣計算 + 云端 AI）結合現代語言特性，構建更健壯的智能設備系統。建議關注新興標準如 Matter，并探索 Kotlin 在 WebAssembly 等前沿領域的 IoT 應用潛力。