蓝牙协议LMP（Link Manager Protocol）

LMP（Link Manager Protocol）是蓝牙协议栈中的链路管理层协议，负责在经典蓝牙（BR/EDR）设备之间建立、配置和管理物理链路（ACL/SCO）。以下是LMP协商的完整流程和关键技术点：

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1. LMP的核心功能

功能	说明
链路建立与释放	控制ACL/SCO链路的创建和断开。
功率控制	动态调整发射功率（如RSSI-based功率调整）。
加密与安全	协商加密模式（如AES-CCM）、生成/交换密钥。
角色切换	主从设备角色切换（Role Switch）。
QoS参数协商	为SCO链路设置语音编码（如CVSD、mSBC）和延迟参数。

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2. LMP协商的触发条件

• 首次连接：设备配对后首次建立ACL链路时。

• 服务变更：如从ACL链路切换到SCO链路（通话模式）。

• 安全策略更新：重新协商加密密钥或认证方式。

• 节能模式切换：进入Sniff/Hold/Park模式时的参数协商。

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3. LMP协商的详细流程

阶段1：链路建立基础协商

1. LMP_version_req/res

   • 交换双方支持的蓝牙协议版本（如Bluetooth 2.1+EDR、4.0等）。

2. LMP_features_req/res

   • 协商设备能力（如是否支持EDR、3Mbps速率、多时隙包等）。

   • 通过64位的Feature Mask字段标识（详见蓝牙核心规范）。

3. LMP_host_connection_req/res

   • 确认上层主机（Host）是否准备就绪。

阶段2：安全与加密协商

1. LMP_encryption_mode_req/res

   • 协商加密模式（如无加密、AES-CCM）。

   • 若启用加密，后续发送LMP_encryption_key_size_req指定密钥长度（默认128位）。

2. LMP_start_encryption_req

   • 触发实际加密流程，使用配对生成的Link Key加密ACL链路。

阶段3：功率与链路控制

1. LMP_max_power_req/res

   • 协商最大发射功率（避免干扰或省电）。

2. LMP_quality_of_service (QoS)

   • 为SCO链路设置语音参数：

     • Poll Interval：主设备轮询从设备的间隔。

     • Latency：最大允许延迟（如语音通话要求<20ms）。

阶段4：角色与模式切换

1. LMP_switch_req/res

   • 主从角色切换（Role Switch），例如耳机请求成为主设备。

2. LMP_sniff_mode_req/res

   • 进入低功耗Sniff模式，协商休眠间隔（Sniff Interval）。

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4. 关键协商示例

示例1：EDR（增强数据速率）协商

Device A → LMP_features_req (EDR支持标志位=1) → Device B  
Device B ← LMP_features_res (EDR支持标志位=1) ← Device A  
Device A → LMP_EDR_3M_req (请求3Mbps速率) → Device B  
Device B ← LMP_accepted (同意) ← Device A  

若一方不支持EDR，则回退到基础速率（1Mbps）。

示例2：SCO链路建立（语音通话）

Device A → LMP_SCO_link_req (HV3包, CVSD编码) → Device B  
Device B ← LMP_accepted (TSCO=6时隙, DSCO=2时隙) ← Device A  

TSCO/DSCO分别表示SCO链路的传输/重传时隙。

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5. LMP PDU（协议数据单元）格式

LMP消息通过ACL链路传输，格式如下：

字段	长度	说明
Opcode	7 bits	操作码（如LMP_encryption_mode_req）
Transaction ID	1 bit	标识请求/响应（0=请求，1=响应）
Payload	可变	具体参数（如加密模式、功率等级等）

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6. LMP与上层协议的关系

• HCI（Host Controller Interface）：
  LMP协商由蓝牙控制器（Controller）执行，结果通过HCI事件（如HCI_Connection_Complete）通知主机（Host）。

• L2CAP：
  LMP完成底层链路配置后，L2CAP才能建立逻辑信道（如RFCOMM）。

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7. 常见问题

Q1: LMP协商失败的原因？

• 版本不兼容：一方仅支持Bluetooth 2.0，另一方要求4.0+。

• 能力不匹配：如主设备请求EDR，但从设备仅支持基础速率。

• 安全冲突：强制加密但未成功配对。

Q2: 如何抓取LMP报文？

• 使用蓝牙嗅探工具（如Ellisys、Frontline）：

  Frame 123: LMP_features_req (Features=0xFFFF00000000)  
  Frame 124: LMP_features_res (Features=0xFFFF00000001)  

Q3: LMP在BLE中是否存在？

• 否。BLE使用LL（Link Layer）协议管理链路，功能类似但更简化。

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8. 总结

• LMP是经典蓝牙的链路管理核心，负责底层参数协商。

• 关键协商内容：版本/能力匹配、加密、功率、QoS。

• 与HCI/L2CAP协同：确保上层协议可正常运行。

• 调试建议：通过抓包分析LMP交互，定位连接问题。