CN109753879B - 一种硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法，所述硬件复位电路连接微控制单元MCU和被控设备，包括延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，其中：所述延缓开关单元和所述稳压单元串联连接，所述稳压单元和所述泄放单元并联连接后与被控设备的电源引脚相连接，所述MCU的第一控制引脚连接所述延缓开关单元，所述MCU的第二控制引脚连接所述泄放单元，所述延缓开关单元的输入端连接外部电源，所述泄放单元的一端接地。本申请通过设置延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，能够快速有效地恢复静电袭击后出问题的指纹传感器。

Description

一种硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法

技术领域

本发明涉及但不限于生物识别技术领域，尤其涉及一种硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法。

背景技术

近年来，指纹识别技术产业取得了突飞猛进的发展。指纹传感器作为一个人机接口，需要和人的手指接触，静电放电(Electro Static Discharge，ESD)会直接进入到指纹传感器，容易造成指纹传感器内部源极的损坏。

现有的指纹设备的ESD防护方法包括：

(1)在指纹传感器端多加一层导电ESD保护层，其中ESD保护层连接到偏压电势，提高抗ESD性能。增加ESD防护层虽然能保护指纹传感器，但是增加了指纹传感器的成本。而且增加ESD防护层后，指纹传感器的灵敏度会下降，采图质量也会受到一定的影响，指纹的响应速度变慢。

(2)增加指纹传感器的放电路径，即增加指纹感应阵列和静电防护电极。同时提供两个静电防护路径，快速泄放电，达到保护效果。增加泄放电路径的方式需要配合板级设备去开发验证，并没有通用性，局限性比较大。

此外，在实际场景应用中，当指纹识别设备遇到强烈的接触放电或者空气放电攻击时，指纹传感器常常会出现采图质量不佳的情况。而且大多数设备损坏后不能通过硬件复位引脚快速恢复指纹传感器，只能通过重启整个设备重新激活指纹传感器，用户体验效果极差。而一般的硬件电路设计，即使通过给指纹传感器下电操作来复位指纹传感器，下电过程通常很慢，对于有检测时间要求的设备来说无法达到过检的指标要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法，能够快速有效地恢复静电袭击后出问题的指纹传感器。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种硬件复位电路，所述硬件复位电路连接微控制单元MCU和被控设备，包括延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，其中：

所述延缓开关单元和所述稳压单元串联连接，所述稳压单元和所述泄放单元并联连接后与被控设备的电源引脚相连接，所述MCU的第一控制引脚连接所述延缓开关单元，所述MCU的第二控制引脚连接所述泄放单元，所述延缓开关单元的输入端连接外部电源，所述泄放单元的一端接地。

在一实施例中，所述延缓开关单元包括串联连接的延时电路和开关电路，所述延时电路的输入端与所述MCU的第一控制引脚相连接，所述开关电路与外部电源相连接。

在一实施例中，所述泄放单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三金属氧化物半导体MOS管、泄放二极管、栅极电阻和泄放电阻，其中：

所述第二控制引脚与第一晶体管和第二晶体管的基极相连接，第一晶体管的集电极连接控制信号，第二晶体管的集电极接地；

泄放二极管和栅极电阻并联连接后，一端与第一晶体管和第二晶体管的发射极相连接，另一端与第三MOS管的栅极相连接；

第三MOS管的漏极与被控设备的电源引脚相连接，第三MOS管的源极接地，泄放电阻连接在第三MOS管的栅极与源极之间。

本发明实施例还提供了一种包括如以上任一项所述的硬件复位电路的指纹识别设备，还包括相互连接的指纹传感器和所述MCU，其中：

所述指纹传感器，用于采集指纹图像；

所述MCU，用于将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；如果小于预设的第一灰度阈值，则通过所述硬件复位电路复位所述指纹传感器；如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像。

在一实施例中，如果所述整体平均灰度值在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，并检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值；

如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

在一实施例中，所述MCU包括第一控制引脚、第二控制引脚和第一通信接口，所述指纹传感器包括电源引脚和第二通信接口，其中：

所述MCU的第一控制引脚和第二控制引脚连接所述硬件复位电路，所述硬件复位电路连接所述指纹传感器的电源引脚；

所述MCU的第一通信接口连接所述指纹传感器的第二通信接口。

在一实施例中，所述MCU的第一通信接口与所述指纹传感器的第二通信接口之间设置静电放电ESD防护器件。

本发明实施例还提供了一种指纹识别设备的静电防护方法，包括：

将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；

如果小于预设的第一灰度阈值，则复位指纹传感器；

如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像；

如果在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值，如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

在一实施例中，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，包括：

对于异常行，计算前后两侧的第一个非异常行的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常行，即Nij＝(Nmj+NMj)/2，Nij表示第i行第j列的像素点的灰度值，i为异常行的行号，j为1至n之间的自然数，n为每行的像素点个数，m表示第i行前边的第一个正常行，M表示第i行后边的第一个正常行。

在一实施例中，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，包括：

对于异常列，计算前后两侧的第一个非异常列的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常列，即Nxy＝(NxA+NxB)/2，Nxy表示第x行y列的像素点的灰度值，y为异常列的列号，x为1至N之间的自然数，N为每列的像素点个数，A表示第y列前边的第一个正常列，B表示第y列后边的第一个正常列。

本发明实施例的技术方案，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法，通过设置延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，能够快速有效地恢复静电袭击后出问题的指纹传感器；

进一步地，通过比较指纹图像的整体平均灰度值和各行各列的平均灰度值，判断是否需要修复指纹图像，能够解决在指纹识别设备遇到接触放电或者空气放电攻击时，指纹传感器出现的采图质量不佳的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的一种指纹识别设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的另一种指纹识别设备的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种硬件复位电路的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种延缓开关单元的结构示意图；

图5为本发明实施例的一种泄放单元的结构示意图；

图6为本发明实施例的一种指纹识别设备的静电防护方法的流程示意图；

图7为本发明实施例的另一种指纹识别设备的静电防护方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例提供了一种指纹识别设备，包括相互连接的指纹传感器和微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，其中：

所述指纹传感器，用于采集指纹图像；

所述MCU，用于将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；如果小于预设的第一灰度阈值，则复位指纹传感器；如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像；如果在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值，如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

需要说明的是，对于指纹图像，用0—255的值代表灰度值，0代表全黑，255代表全白。

在本发明的一实施例中，所述第一灰度阈值可以在5至20之间。

在本发明的一实施例中，所述第二灰度阈值可以在220至250之间。

在本发明的一实施例中，所述预设的正常平均灰度值范围可以为10到245之间。

示例性的，假设第一灰度阈值为10，第一灰度阈值为245，预设的正常平均灰度值范围为10到245之间，具体的检测步骤如下所示：

快速检测整个指纹图像的整体平均灰度值，记为N1；

若N1<10则认为是黑图，快速复位指纹传感器；

若N1>245则认为是白图，直接显示指纹图像；

若10<N1<245，则对整个指纹图像进行去边缘处理，快速计算处理后的指纹图像的每行和每列的平均灰度值，灰度值小于10或者大于245的行或列则认为是异常的行或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

在本发明的一实施例中，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，包括：

对于异常行，计算前后两侧的第一个非异常行的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常行，即N_ij＝(N_mj+N_Mj)/2，N_ij表示第i行第j列的像素点的灰度值，i为异常行的行号，j为1至n之间的自然数，n为每行的像素点个数，m表示第i行前边的第一个正常行，M表示第i行后边的第一个正常行；

对于异常列，计算前后两侧的第一个非异常列的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常列，即N_xy＝(N_xA+N_xB)/2，N_xy表示第x行y列的像素点的灰度值，y为异常列的列号，x为1至N之间的自然数，N为每列的像素点个数，A表示第y列前边的第一个正常列，B表示第y列后边的第一个正常列。

在本发明的一实施例中，如图2所示，所述MCU包括第一控制引脚、第二控制引脚和第一通信接口，所述指纹传感器包括电源引脚和第二通信接口，其中：

所述MCU的第一控制引脚和第二控制引脚连接硬件复位电路，硬件复位电路连接所述指纹传感器的电源引脚；

所述MCU的第一通信接口连接所述指纹传感器的第二通信接口。

在指纹识别设备中，MCU通过通信接口(所述通信接口可以为串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)接口或者并口等)对指纹传感器进行操作，可以提取用户的指纹图像数据，然后根据提取的指纹图像的特征值，利用比对算法就能进行二代身份证人证合一的核验。

如图2所示，MCU的第一控制引脚和第二控制引脚控制硬件复位电路，硬件复位电路的输出控制指纹传感器的电源引脚，实现指纹传感器的快速下电、上电。

MCU通过SPI等通信接口操作指纹传感器，实现采图的功能。

在本发明的一实施例中，如图2所示，所述MCU的第一通信接口与所述指纹传感器的第二通信接口之间设置ESD防护器件。

需要说明的是，ESD防护器件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力，使电流流过保护元件而非敏感元件，同时维持敏感元件上的低电压；ESD防护器件还应具有低泄漏和低电容特性，不会降低电路功能；不会对高速信号造成损害，在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor，TVS)、片式压敏电阻(Mutilayer Varistor，MLV)和聚合物抑制器是几种专用ESD防护器件。此方案中在通信接口所在的通道所在的通道上添加ESD防护器件，实现第一级防护；通过软件控制实现指纹传感器的快速恢复达到第二级防护；通过硬件复位电路达到指纹设备的第三级防护。

在本发明的一实施例中，如图3所示，所述硬件复位电路包括延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，其中：

所述延缓开关单元和所述稳压单元串联连接，所述稳压单元和所述泄放单元并联连接后与所述指纹传感器的电源引脚相连接，所述MCU的第一控制引脚连接所述延缓开关单元，所述MCU的第二控制引脚连接所述泄放单元，所述延缓开关单元的输入端连接外部电源，所述泄放单元的一端接地。

为保证指纹传感器在受到外部静电干扰导致死机和无法采集指纹图像情况下正常恢复，在指纹传感器电源引脚接口上设置硬件复位电路。如图3所示，当MCU检测到指纹传感器无法正常工作时，MCU的第一控制引脚控制延缓开关单元关闭电源，同时第二控制引脚控制泄放单元将指纹传感器的电荷快速泄放，保证指纹传感器下次上电正常工作。

当第一控制引脚的信号为高电平信号时，延缓开关单元导通，第二控制引脚的信号为低电平信号，泄放单元断开；当第二控制引脚的信号为高电平信号时，泄放单元导通，第一控制引脚的信号为低电平信号，延缓开关单元断开。

在本实施例的一示例中，如图4所示，所述延缓开关单元包括串联连接的延时电路和开关电路，所述延时电路的输入端与所述MCU的第一控制引脚相连接，所述开关电路与外部电源相连接。所述外部电源可以为USB电源或其它类型的外部电源。

延缓开关单元用于对指纹传感器的电源进行控制，另外在开关电源过程中防止快速上电时负载过重影响电源稳定性，将电源变化降到最低。如图4所示，延缓开关单元主要由延时电路和开关电路组成，延时时间长短可以通过配置参数实现。

在本实施例的一示例中，如图5所示，所述泄放单元包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)管Q3、泄放二极管D、栅极电阻R和泄放电阻R0，其中：

所述第二控制引脚与第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的基极相连接，第一晶体管Q1的集电极连接控制信号，第二晶体管Q2的集电极接地；

泄放二极管D和栅极电阻R并联连接后，一端与第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的发射极相连接，另一端与第三MOS管Q3的栅极相连接；

第三MOS管Q3的漏极与指纹传感器的电源引脚相连接，第三MOS管Q3的源极接地，泄放电阻R0连接在第三MOS管Q3的栅极与源极之间。

在本实施例的一示例中，第一晶体管Q1为NPN型三极管，第二晶体管Q2为PNP型三极管，第三MOS管Q3为N型MOS管。

Q1和Q2两只管子接成互补的跟随器，在第二控制引脚的信号激励下轮流导通后级的开关，当第二控制引脚的信号为高电平信号时，Q1饱和导通，Q3管栅极电流极大，保证了Q3开关管迅速断开，指纹传感器泄放电荷；当第二控制引脚的信号为低电平信号时，Q1断开，Q2导通迅速放电，保证开关管Q3迅速导通，及时给指纹传感器供电，防止短路。

所述控制信号为持续高电平信号；D为泄放二极管，用于当Q2导通时，提供快速回流路径，Q3的栅极电压通过泄放二极管D和Q2迅速泄放至地上，从而迅速断开Q3；R为栅极电阻R，保护Q3栅极不被烧坏；R0为泄放电阻。

一般指纹传感器电路中没有放电电路，因为指纹传感器多为电容式，所以指纹传感器在关闭电源后，电荷属于缓慢泄放过程，放电很慢，本申请通过设计硬件复位电路，保证指纹传感器能够快速泄放电荷。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种硬件复位电路，所述硬件复位电路连接MCU和被控设备(所述被控设备可以为指纹传感器或者其它设备)，包括延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，其中：

所述延缓开关单元和所述稳压单元串联连接，所述稳压单元和所述泄放单元并联连接后与被控设备的电源引脚相连接，所述MCU的第一控制引脚连接所述延缓开关单元，所述MCU的第二控制引脚连接所述泄放单元，所述延缓开关单元的输入端连接外部电源，所述泄放单元的一端接地。

为保证被控设备在受到外部静电干扰导致死机和无法采集指纹图像情况下正常恢复，在被控设备的电源引脚接口上设置硬件复位电路，其中，延缓开关单元用于对被控设备的电源进行延时控制和开关控制，泄放单元用于将被控设备的电荷快速泄放，稳压单元用于对被控设备的电源进行稳压控制。如图3所示，当MCU检测到被控设备无法正常工作时，MCU的第一控制引脚控制延缓开关单元关闭电源，同时第二控制引脚控制泄放单元将被控设备的电荷快速泄放，保证被控设备下次上电正常工作。

当第一控制引脚的信号为高电平信号时，延缓开关单元导通，第二控制引脚的信号为低电平信号，泄放单元断开；当第二控制引脚的信号为高电平信号时，泄放单元导通，第一控制引脚的信号为低电平信号，延缓开关单元断开。

在本发明的一实施例中，如图4所示，所述延缓开关单元包括串联连接的延时电路和开关电路，所述延时电路的输入端与所述MCU的第一控制引脚相连接，所述开关电路与外部电源相连接。

延缓开关单元用于对被控设备的电源进行控制(包括延时控制和开关控制)，另外在开关电源过程中防止快速上电时负载过重影响电源稳定性，将电源变化降到最低。如图4所示，延缓开关单元主要由延时电路和开关电路组成，延时时间长短可以通过配置参数实现。

在本发明的一实施例中，如图5所示，所述泄放单元包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三MOS管Q3、泄放二极管D、栅极电阻R和泄放电阻R0，其中：

所述第二控制引脚与第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的基极相连接，第一晶体管Q1的集电极连接控制信号，第二晶体管Q2的集电极接地；

泄放二极管D和栅极电阻R并联连接后，一端与第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的发射极相连接，另一端与第三MOS管Q3的栅极相连接；

第三MOS管Q3的漏极与被控设备的电源引脚相连接，第三MOS管Q3的源极接地，泄放电阻R0连接在第三MOS管Q3的栅极与源极之间。

在本实施例的一示例中，第一晶体管Q1为NPN型三极管，第二晶体管Q2为PNP型三极管，第三MOS管Q3为NMOS管。

泄放单元用于将被控设备的电荷快速泄放。如图5所示，Q1和Q2两只管子接成互补的跟随器，在第二控制引脚的信号激励下轮流导通后级的开关，当第二控制引脚的信号为高电平信号时，Q1饱和导通，Q3管栅极电流极大，保证了Q3开关管迅速断开，被控设备泄放电荷；当第二控制引脚的信号为低电平信号时，Q1断开，Q2导通迅速放电，保证开关管Q3迅速导通，及时给被控设备供电，防止短路。

所述控制信号为持续高电平信号；D为泄放二极管，用于当Q2导通时，提供快速回流路径，Q3的栅极电压通过泄放二极管D和Q2迅速泄放至地上，从而迅速断开Q3；R为栅极电阻R，保护Q3栅极不被烧坏；R0为泄放电阻。

如图6所示，本发明实施例还提供了一种指纹识别设备的静电防护方法，包括：

将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；

如果小于预设的第一灰度阈值，则复位指纹传感器；

如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像；

如果在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值，如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

在本发明的一实施例中，所述第一灰度阈值可以在5至20之间。

在本发明的一实施例中，所述第二灰度阈值可以在220至250之间。

在本发明的一实施例中，所述预设的正常平均灰度值范围可以为10到245之间。

在本发明的一实施例中，如图7所示，指纹识别设备的工作流程包括：

(1)当指纹识别设备接收到采图指令后开始采图。

(2)若采图失败，则利用本发明实施例提供的硬件复位电路重启指纹传感器，继续采图。

(3)如果采图成功(该状态只代表能不能采图，并不知道采集到的指纹图像质量的好坏)，判断采集到的指纹图像是否是全黑图像(全白认为是正常图像，代表空指纹)，如果是则重复执行第(2)步。

(4)如果不是全黑图像，检测指纹图像是否有坏行坏列，如果有，利用本发明实施例提供的软件修复方法快速修复指纹图像。

(5)显示指纹图像，结束。

示例性的，假设第一灰度阈值为10，第一灰度阈值为245，预设的正常平均灰度值范围为10到245之间，具体的检测步骤包括：

快速检测整个指纹图像的整体平均灰度值，记为N1；

若N1<10则认为是黑图，快速复位指纹传感器；

若N1>245则认为是白图，直接显示指纹图像；

若10<N1<245，则对整个指纹图像进行去边缘处理，快速计算处理后的指纹图像的每行和每列的平均灰度值，灰度值小于10或者大于245的行或列则认为是异常的行或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

在本发明的一实施例中，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，包括：

对于异常行，计算前后两侧的第一个非异常行的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常行，即N_ij＝(N_mj+N_Mj)/2，N_ij表示第i行第j列的像素点的灰度值，i为异常行的行号，j为1至n之间的自然数，n为每行的像素点个数，m表示第i行前边的第一个正常行，M表示第i行后边的第一个正常行。

在本发明的一实施例中，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，还包括：

对于异常列，计算前后两侧的第一个非异常列的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常列，即N_xy＝(N_xA+N_xB)/2，N_xy表示第x行y列的像素点的灰度值，y为异常列的列号，x为1至N之间的自然数，N为每列的像素点个数，A表示第y列前边的第一个正常列，B表示第y列后边的第一个正常列。

本发明实施例提出了一种对于指纹设备ESD防护的软件和硬件相结合的防护方法，其中，软件的防护方法是指纹传感器在静电袭击后出现坏行坏列的情况下能利用软件算法快速恢复拼凑指纹图像；硬件复位电路包括延缓开关单元和泄放单元，能快速重新激活指纹传感器，恢复指纹设备的功能。

针对受到静电攻击后出问题的指纹传感器，普通的电路设计也能控制指纹传感器的下电操作，但要想达到指纹传感器的完全断电达到重启的效果通常需要下电几十毫秒后才能使指纹传感器完全断电，这个时间对于检测中心来说已超过指标范围。对于恶劣环境下，指纹传感器出问题的操作，本发明实施例提出的硬件复位电路、指纹识别设备及其静电防护方法不仅可以通过软件初步修复指纹图像，还可以通过硬件复位电路设计快速下电、上电，能在1ms内快速恢复指纹识别设备的功能，用户用几乎感受不到指纹识别设备出现了异常，用户体验效果较佳。本发明实施例通过软件和硬件相结合的方法，快速恢复指纹传感器的使用，并能够降低成本，保证指纹传感器原始的采图质量。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬件复位电路，其特征在于，所述硬件复位电路连接微控制单元MCU和指纹传感器，用于在MCU的控制下对所述指纹传感器下电和上电；所述硬件复位电路包括延缓开关单元、稳压单元和泄放单元，其中：

所述延缓开关单元和所述稳压单元串联连接，所述稳压单元和所述泄放单元并联连接后与所述指纹传感器的电源引脚相连接，所述MCU的第一控制引脚连接所述延缓开关单元，所述MCU的第二控制引脚连接所述泄放单元，所述延缓开关单元的输入端连接外部电源，所述泄放单元的一端接地；

当所述MCU检测到所述指纹传感器无法正常工作时，所述第一控制引脚控制所述延缓开关单元断开以关闭所述外部电源，所述第二控制引脚控制所述泄放单元导通以将所述指纹传感器的电荷快速泄放实现下电；在所述指纹传感器下电后，所述第二控制引脚控制所述泄放单元断开，所述第一控制引脚控制所述延缓开关单元导通以连接所述外部电源给所述指纹传感器供电实现上电，所述稳压单元用于对所述外部电源进行稳压控制。

2.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于，所述延缓开关单元包括串联连接的延时电路和开关电路，所述延时电路的输入端与所述MCU的第一控制引脚相连接，所述开关电路与外部电源相连接。

3.根据权利要求1所述的硬件复位电路，其特征在于，所述泄放单元包括第一晶体管、第二晶体管、第三金属氧化物半导体MOS管、泄放二极管、栅极电阻和泄放电阻，其中：

所述第二控制引脚与第一晶体管和第二晶体管的基极相连接，第一晶体管的集电极连接控制信号，第二晶体管的集电极接地；

泄放二极管和栅极电阻并联连接后，一端与第一晶体管和第二晶体管的发射极相连接，另一端与第三MOS管的栅极相连接；

第三MOS管的漏极与所述指纹传感器的电源引脚相连接，第三MOS管的源极接地，泄放电阻连接在第三MOS管的栅极与源极之间。

4.一种包括如权利要求1至3任一项所述的硬件复位电路的指纹识别设备，其特征在于，还包括相互连接的指纹传感器和所述MCU，其中：

所述指纹传感器，用于采集指纹图像；

所述MCU，用于将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；如果小于预设的第一灰度阈值，则通过所述硬件复位电路复位所述指纹传感器；如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像。

5.根据权利要求4所述的指纹识别设备，其特征在于，如果所述整体平均灰度值在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，并检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值；

如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

6.根据权利要求4所述的指纹识别设备，其特征在于，所述MCU包括第一控制引脚、第二控制引脚和第一通信接口，所述指纹传感器包括电源引脚和第二通信接口，其中：

所述MCU的第一控制引脚和第二控制引脚连接所述硬件复位电路，所述硬件复位电路连接所述指纹传感器的电源引脚；

所述MCU的第一通信接口连接所述指纹传感器的第二通信接口。

7.根据权利要求6所述的指纹识别设备，其特征在于，所述MCU的第一通信接口与所述指纹传感器的第二通信接口之间设置静电放电ESD防护器件。

8.一种如权利要求4至7任一项所述的指纹识别设备的静电防护方法，其特征在于，包括：

将采集的指纹图像的整体平均灰度值与预设的第一灰度阈值、第二灰度阈值进行比较；

如果小于预设的第一灰度阈值，则复位指纹传感器；

如果大于预设的第二灰度阈值，则显示采集的指纹图像；

如果在预设的第一灰度阈值和第二灰度阈值之间，则对采集的指纹图像进行去边缘处理，检测处理后的指纹图像中各行和各列的平均灰度值，如果有行和/或列的平均灰度值在预设的正常平均灰度值范围之外，则判定所述行和/或列为异常行和/或列，使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，并显示所述填充后的指纹图像。

9.根据权利要求8所述的静电防护方法，其特征在于，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，包括：

对于异常行，计算前后两侧的第一个非异常行的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常行，即Nij＝(Nmj+NMj)/2，Nij表示第i行第j列的像素点的灰度值，i为异常行的行号，j为1至n之间的自然数，n为每行的像素点个数，m表示第i行前边的第一个正常行，M表示第i行后边的第一个正常行。

10.根据权利要求9所述的静电防护方法，其特征在于，所述使用所述异常行和/或列前后两侧的正常行和/或列的对应像素点的灰度值的平均值填充所述异常行和/或列，还包括：

对于异常列，计算前后两侧的第一个非异常列的对应像素点的灰度值的平均值，并用计算出的平均值填充该异常列，即Nxy＝(NxA+NxB)/2，Nxy表示第x行y列的像素点的灰度值，y为异常列的列号，x为1至N之间的自然数，N为每列的像素点个数，A表示第y列前边的第一个正常列，B表示第y列后边的第一个正常列。

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