CN117453441A - 一种电子设备的异常恢复方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电子设备的异常恢复方法和设备，涉及电子技术领域，能够解决无法通过指纹识别登录电子设备的问题。该方法应用于包括指纹传感器，微控制器处理单元MCU，系统级芯片SoC，以及嵌入式控制器EC的电子设备，SoC和MCU之间通过USB线连接，该方法为：指纹传感器响应于用户的按压操作，向EC发送第一中断指令；响应于第一中断指令，EC唤醒MCU；响应于MCU被唤醒，且MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，MCU将USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，MCU将USB连线的正差分信号置为高电平。

Description

一种电子设备的异常恢复方法和设备

本申请是分案申请，原申请的申请号为202210360639.5，原申请日是2022年4月7日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电子设备的异常恢复方法和设备。

背景技术

随着移动终端技术的快速发展，采用指纹识别一键开机，越来越成为电脑开机的主流选择。利用指纹识别使用户无需输入密码就可以自动进入电脑的操作系统，不仅方便用户操作，还可以提高用户信息的安全性。

但是，在实际使用的过程中，有可能出现指纹识别失效的情况，即，用户的手指按压指纹式电源键后，仍需要验证密码才能进入电脑系统。这样，用户无法体验到指纹识别的便利性和安全性。同时，由于电脑内设置的指纹识别设备没有实现其功能，也会带来资源浪费。

发明内容

本申请实施例提供一种电子设备的异常恢复方法和设备，用于解决无法通过指纹识别登录电子设备的问题。

第一方面，提供了一种电子设备的异常恢复方法，该方法包括：指纹传感器接收到用户的按压操作；响应于用户的按压操作，指纹传感器向EC发送第一中断指令；响应于第一中断指令，EC唤醒MCU；响应于MCU被唤醒，且MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，MCU将USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，其中，第一时间间隔是MCU被唤醒后的具有预设长度的时间间隔；MCU将USB连线的正差分信号置为高电平。

其中，上述方法应用于电子设备，该电子设备包括指纹传感器，微控制器处理单元MCU，系统级芯片SoC，以及嵌入式控制器EC，SoC和MCU之间通过USB线连接。

也就是说，在用户试图通过指纹登录电子设备时，指纹传感器可以检测到用户的按压操作。然后向EC发送第一中断指令，EC响应于第一中断指令唤醒MCU。MCU被唤醒后，MCU开始记录从SoC接收到的SOF包的数量。

在SoC和MCU建立连接后，SoC会定时向MCU发送的SOF包。若MCU在第一时间间隔内接收到的SOF包的数量不变，说明MCU在第一时间间隔内没有从SoC接收到SOF包，即MCU与SoC未建立连接，则SoC不能通过MCU获取到用户的指纹信息，也无法验证用户的指纹信息。在此种情况下，MCU可以将USB连线的正差分信号和负差分信号先置为低电平并维持第一时长，然后将USB连线的正差分信号置为高电平，即可以通过模拟MCU拔插的动作，来触发SoC与MCU建立连接。这样，SoC可以通过MCU获取用户的指纹信息，进而验证用户的指纹信息，在验证成功时，使用户登录电子设备。

本申请方案中，在MCU被唤醒后通过检测一段时间内的接收到的SOF包的数量变化，能够确定SoC端的USB线是否出现了异常，并在SoC端的USB线发生异常的情况下，通过软件的方式重新实现USB连接线的软插拔，从而能够在异常情况下对电子设备进行异常恢复，进而使得用户后续能够正常登录电子设备。

上述SoC端的USB线出现异常具体可以是指MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量没有发生变化，这种情况下可以认为SoC没有发生枚举，这主要是由于SoC端的USB线出现了异常，需要控制SoC重新发起枚举。

上述在异常情况下对电子设备进行异常恢复具体可以是控制SoC重新发起枚举，具体可以是指MCU将USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长；MCU将USB连线的正差分信号置为高电平。

在一种可能的实现方式中，第一时间间隔的起始时刻为T1时刻，第一时间间隔的结束时刻为T2时刻，响应于MCU被唤醒，且MCU在第一时间间隔内记录的已经接收到的帧首包的数量不变，MCU将USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，包括：响应于MCU被唤醒，且第一数量和第二数量相同，MCU将USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，其中，MCU在T1时刻记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量为第一数量，MCU在T2时刻记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量为第二数量。在确定T1时刻对应的第一数量与T2时刻对应的第二数量一致时，通过先拉低正差分信号和负差分信号一段时间，再拉高正差分信号的方式来触发SoC重新发起枚举，进而验证用户的指纹信息，以登陆笔记本电脑的桌面。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于MCU被唤醒，MCU在T1时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为第一数量；响应于MCU被唤醒，MCU在T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为第二数量。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于MCU被唤醒，MCU设置定时器，定时器的定时起始时刻为T1时刻，定时器的定时时长为T2和T1之间的差值；响应于MCU被唤醒，MCU在T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为第二数量，包括：响应于MCU被唤醒，且达到定时器的定时时长，MCU在T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为第二数量。通过定时器设定定时起始时刻T1时刻和定时结束时刻T2时刻，在T1时刻和T2时刻到来时，分别获取用于表征SOF包数量的第一数量和第二数量，后续根据第一数量和第二数量判断SoC是否发起枚举。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于用户的按压操作，指纹传感器采集用户的指纹信息。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于用户的按压操作，指纹传感器向MCU发送第二中断指令。并且，在MCU被唤醒后，响应于第二中断指令，MCU从指纹传感器获取用户的指纹信息。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，确定MCU在第二时间间隔内记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量发生变化，第二时间间隔为第一时间间隔的下一个时间间隔；SoC从MCU获取用户的指纹信息，并根据用户的指纹信息验证用户的登录权限；响应于用户的登录权限验证成功，电子设备显示桌面。在通过先拉低正差分信号和负差分信号一段时间，再拉高正差分信号的方式来触发SoC重新枚举后，可以在第二时间间隔再次判断SoC是否发起枚举，当MCU在第二时间间隔内记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量发生变化时，即认为SoC已发起枚举。接着SoC可以获取用户的指纹信息，并验证指纹信息，在指纹信息验证成功时，使用户登录笔记本电脑的桌面。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于MCU被唤醒，且MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量发生变化；SoC从MCU获取用户的指纹信息，并根据用户的指纹信息验证用户的登录权限；响应于用户的登录权限验证成功，电子设备显示桌面。通过增加MCU判断SoC是否发起枚举这一步骤，可以在SoC发生异常时，第一时间进行处理，从而避免由于SoC异常，而导致的指纹识别失败的情况。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，在SoC从MCU获取用户的指纹信息之前，MCU对用户的指纹信息进行预处理，得到用户的指纹信息的指纹特征点，指纹特征点用于表征用户的身份信息；MCU对用户的指纹信息的指纹特征点进行加密，并存储加密后的用户的指纹信息的指纹特征点。这样，通过MCU对用户的指纹信息的指纹特征点进行加密，能够增强笔记本电脑对于用户信息的保护，同时提高用户信息的安全性。

在一种可能的实现方式中，该电子设备的异常恢复方法还包括，响应于MCU被唤醒，且MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，清空存储第一数量和第二数量的存储空间。这样，当第一数量和第二数量没有作用时，及时删除第一数量和第二数量。以降低MCU的内存占用，提高MCU的数据处理效率。

在一种可能的实现方式中，SoC从MCU获取用户的指纹信息，包括：SoC向MCU发送获取用户的指纹信息的请求；MCU响应于获取用户的指纹信息的请求，向SoC发送用户的指纹信息。

在一种可能的实现方式中，响应于第一中断指令，EC唤醒MCU，包括：EC响应于第一中断指令，拉高EC和MCU之间的EC_STATUS线，触发MCU被唤醒。提供一种EC通过EC_STATUS线唤醒MCU的方式。

在一种可能的实现方式中，MCU在第一时间间隔内记录的已经从SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，具体可以包括：在第一时间间隔内，MCU与SoC未建立连接，且MCU未接收到SoC的所述SoF包。

第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备具有实现上述第一方面的方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；该存储器用于存储计算机执行指令，当该电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该电子设备执行如上述第一方面中任一项的电子设备的异常恢复方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任一项的电子设备的异常恢复方法。

第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任一项的电子设备的异常恢复方法。

第六方面，提供了一种装置(例如，该装置可以是芯片系统)，该装置包括处理器，用于支持第一设备实现上述第一方面中所涉及的功能。在一种可能的设计中，该装置还包括存储器，该存储器，用于保存第一设备必要的程序指令和数据。该装置是芯片系统时，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。

其中，第二方面至第六方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种笔记本电脑的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种设备管理器的显示界面图；

图3为本申请实施例提供的一种波形变化图一；

图4为本申请实施例提供的一种波形变化图二；

图5为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的异常恢复方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种笔记本电脑的显示示意图一；

图8为本申请实施例提供的一种笔记本电脑的显示示意图二；

图9为本申请实施例提供的一种芯片系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中，在本申请的描述中，除非另有说明，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或多于两个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

为了下述各实施例的描述清楚简洁，首先给出相关概念或技术的简要介绍：

1、系统级芯片(System on Chip，SoC)：又称片上系统，SoC是由信息系统的核心芯片集成的，具体是将信息系统的关键部件(例如，微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口))集成在一块芯片上。

2、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)：又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，MCU是通过适当缩减中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的频率与规格，并将内存、计数器、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、A/D转换、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、直接存储器访问(Direct MemoryAccess，DMA)等周边接口，甚至LCD驱动电路整合在单一芯片上，形成的芯片级计算机。

3、嵌入式控制器(Embedded Controller，EC)：用于执行指定控制功能，并具有复杂数据处理能力。EC可以通过微电子技术芯片来控制的电子设备或装置，使该电子设备或装置执行相关控制指令。

4、寄存器：是有限容量的高速存贮部件，可以用来暂存指令、数据和地址等。

随着移动终端引入指纹特征识别技术，指纹认证逐渐代替了传统的密码认证、手势动作认证等，使得用户认证不再需要其他操作，只需要手指与电源按键接触即可。这样，在保证电子终端安全的同时，极大地增加了移动终端使用的便利性。这也使得指纹特征识别功能成为电子终端甚至是传统电子产品的标配。

以将上述指纹特征识别技术应用到笔记本电脑上为例，图1示例性的示出了一种笔记本电脑100。该笔记本电脑100可以包括电源按键101和指纹传感器102。其中，指纹传感器102和电源按键101集成于一体形成指纹式电源键。例如，指纹传感器102可粘贴或印制在电源按键101的表面。该表面可在用户按压电源按键101时接触到用户手指。这样，可实现在用户按压指纹式电源键的同时，指纹传感器102可采集到用户的指纹。

示例性的，指纹传感器102可以为光学指纹传感器、超声波指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器和射频RF传感器等，本申请对此不作限制。

用户首次使用笔记本电脑100时，可以通过指纹注册过程在笔记本电脑100上注册指纹。成功注册后，笔记本电脑100将注册的用户指纹保存为标准用户指纹。在后续开机启动过程中，用户可以在指纹式电源键上，通过滑动或按压注册过的手指，实现解锁或登录，从而完成笔记本电脑的开机全过程。

在用户使用指纹技术登录操作系统的场景中，如图1所示，当用户手指按压笔记本电脑100的电源按键101时，该用户手指也会接触到集成于电源按键101上的指纹传感器102。在验证指纹的过程中，可能出现指纹识别功能异常的情况。若指纹识别功能异常，用户可以通过输入密码进入笔记本电脑的操作系统。在进入笔记本电脑的操作系统后，可以通过查看操作系统的设备管理器功能，来确定指纹识别功能异常的原因。

图2中的(a)示出了一种设备管理器的显示界面。该设备管理器的显示界面显示生物识别设备(即指纹USB设备)出现警告标记201。响应于用户对警告标记201的点击操作，笔记本电脑可以显示如图2中的(b)所示的界面202。界面202中显示了指纹USB设备的设备状态203。设备状态203用于指示指纹USB设备功能异常是由于Windows无法加载指纹识别设备所需的驱动程序，导致这个指纹识别设备工作异常。

根据设备状态203指示的内容，初步预测指纹识别功能异常是因为SoC端的USB功能异常导致的。为了验证这一原因，利用示波器对连接SoC和MCU的USB总线上的波形变化进行采集，采集到如图3所示的波形变化图。通过观察图3可知，在0～t1时刻，由于MCU还未被唤醒，正差分信号D+和负差分信号D-显示无信号输入，即正差分信号D+和负差分信号D-都是低电平。在t1时刻之后，MCU被唤醒，图3的正差分信号D+和负差分信号D-仍显示无信号输入，只有正差分信号D+显示高电平，负差分信号D-仍是低电平。

图4示例性的示出了正常情况下，USB总线采集到的波形变化图。通过观察图4可知，在0～t1时刻，由于MCU还未被唤醒，正差分信号D+和负差分信号D-显示无信号输入，即正差分信号D+和负差分信号D-都是低电平。在t1时刻之后，MCU被唤醒，图4的正差分信号D+和负差分信号D-显示波形变化，即在t1时刻之后，USB总线上存在信号输入。当USB总线上存在信号输入时，正差分信号D+和负差分信号D-可以在高电平和低电平之间来回切换，正差分信号D+和负差分信号D-在高电平和低电平进行切换的方式可以有多种，正差分信号D+和负差分信号D-可以同步变化也可以不同步变化。例如，正差分信号D+和负差分信号D-同时置为高电平同时置为低电平，或者正差分信号D+先置为高电平，负差分信号D-后置为高电平等等。具体的切换方式本申请对此不作限制。示例性的，正差分信号D+和负差分信号D-的波形切换方式以图4中矩形波的形式示例性示出，即正差分信号D+先置为高电平，然后再置为低电平，周期性往复。负差分信号D-在正差分信号D+之后一段时间，也先置为高电平，然后再置为低电平，周期性往复。将图3和图4对比可知，在用户按压电源按键的这一段时间内，SoC和MCU的USB总线上没有信号输入。

基于上述设备状态203指示的内容和USB总线的波形变化图，对实现指纹识别功能所涉及到的设备进行定位分析。通过定位分析可知，由于设备型号不同，设备在实际运行过程中，存在SoC还未处于监测状态，MCU已完成拔插动作的情况，即，MCU的拔插动作在SoC开始监测之前已执行。

根据USB协议可知，SoC只有在监测到MCU的拔插动作后，才会发起枚举。因此，SoC无法监测到MCU的拔插操作，也不会发起枚举，从而不能与MCU建立USB连接。那么USB总线将不能为SoC传输来自于MCU的用户指纹，最终指纹一键开机功能失效。

为了实现指纹一键开机，快捷登录操作系统，本申请实施例提供一种电子设备的异常恢复方法，该方法可以解决SoC不能发起枚举的问题，在关机状态下，仍能实现一键开机。

如图5所示，为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件架构示意图。该硬件架构可以实施于笔记本电脑上。笔记本电脑的硬件架构可以包括：SoC 501、EC 502和指纹识别模组503。其中，指纹识别模组503包括MCU 504和指纹传感器505。

当用户按压笔记本电脑100的指纹式电源键时，由于EC 502与电源电路相连，EC502首先上电被唤醒。接着按照笔记本电脑100开机上电时序，SoC 501、MCU 504和指纹传感器505也开始上电运行。

指纹传感器505连接EC 502，EC 502可以连接到指纹传感器505的INT引脚上。例如，指纹传感器505上电运行后，若指纹传感器505监测到用户手指按压电源按键的操作时，指纹传感器505通过INT引脚向EC 502发送中断指令。该中断指令用于通知EC 502已监测到用户手指按压电源按键的操作，并已收集到用户的用户指纹。

指纹传感器505连接MCU 504。MCU 504可以连接到指纹传感器505的INT引脚上。例如，在指纹传感器505监测到用户手指的按压电源按键的操作时，指纹传感器505还会通过INT引脚向MCU 504发送中断指令。该中断指令用于通知MCU 504已监测到用户手指按压电源按键的操作，并已采集用户的用户指纹。

EC 502连接MCU 504。EC 502可以与MCU 504通过EC_STATUS线连接。例如，EC 502接收到来自指纹传感器的中断指令后，EC将拉高EC_STATUS线。在MCU 504检测到EC 502_STATUS线被拉高，即，EC_STATUS＝1时，MCU 504从休眠状态切换为正常运行状态。

MCU 504还可以与指纹传感器505通过串行外设接口(serial peripheralinterface，SPI)接口进行通信。例如，在MCU 504从休眠状态切换为正常运行状态后，MCU504可以响应于指纹传感器505发送的中断指令，向指纹传感器505发送指纹获取请求。指纹传感器505响应于指纹获取请求向MCU 504发送采集到的用户指纹。MCU 504对来自指纹传感器505的用户指纹进行加密，并将加密后的用户指纹存储在MCU 504的存储器中。

MCU 504连接SoC 501。SoC 501可以与MCU 504通过USB进行通信。例如，SoC 501向MCU 504发送指纹录入指令或指纹验证指令，若此时MCU 504存储有用户指纹，MCU 504可以响应于指纹录入指令或指纹验证指令，向SoC 501发送缓存在MCU 504的存储器中的用户指纹。SoC 501可以根据来自MCU 504的用户指纹进行用户身份验证。如果来自MCU 504的用户指纹与预先录入并存储在笔记本电脑100中的标准用户指纹一致，则验证通过；否则，验证未通过。在验证成功后，可直接进入笔记本电脑100的操作系统。其中，标准用户指纹是指提前录入并存储在笔记本电脑100中的用户指纹，相当于用户提前设置的用来登录操作系统的密码。

在一些实施例中，SoC 501连接EC 502。SoC 501可以与EC 502通过高级配置和电源管理接口(Advanced Configuration and Power Management Interface，ACPI)进行通信。例如，在笔记本电脑100触发关机状态或休眠状态时，SoC 501可以通过ACPI向EC 502的存储器中写入笔记本电脑100的状态数据。具体的，SoC 501向EC 502存储器的0x00083800地址写入笔记本电脑100的状态数据。

其中，笔记本电脑100包括以下几种运行状态：

(1)工作状态(标记为S0)：笔记本电脑100正常工作，所有硬件设备全部处于上电状态。

(2)休眠状态(标记为S3)：当前处于运行状态的数据保存在硬盘中，整机将完全停止供电。在休眠时可以完全断开笔记本电脑100的电源，自动关闭显示器和硬盘。

(3)关机状态(标记为S5)：又称为软关机(soft off)。笔记本电脑100的大部分硬件设备断电，但有些部件仍然带电，使笔记本电脑100仍然可以被键盘、时钟、modem(电话唤醒)、局域网(local area network，LAN)模块以及USB设备唤醒。

示例性的，向EC 502的存储器写入的笔记本电脑100状态对应的代码如下：

#define SYSTEM_S0 0x10//从其它模式切到工作模式

#define SYSTEM_S3 0x33//从工作模式切到休眠模式

#define SYSTEM_S5 0x55//从工作模式切到关机模式

当EC 502检测到SoC 501的状态切换为休眠状态时，EC 502将拉低EC_STATUS线。在MCU 504检测到EC_STATUS线被拉低，即，EC_STATUS＝0时，MCU 504从正常运行状态切换为休眠状态(即，低功耗状态)。

在另一些实施例中，MCU 504还可以连接到SoC 501的RST引脚上，指纹传感器505还可以连接到MCU 504的RST引脚上。例如，当笔记本电脑从关机状态切换到开机状态时，SoC 501通过RST引脚向MCU 504发送复位指令。MCU 504在接收到复位指令后，使MCU 504重新启动。同时，MCU 504还可以通过RST引脚向指纹传感器505发送复位指令。指纹传感器505在接收到复位指令后，使指纹传感器505重新启动。

基于上述应用于笔记本电脑的硬件架构，本申请提供一种如图6所示的电子设备的异常恢复方法。该方法应用于如图5所示的电子设备中，该方法包括：

S601、响应于用户的按压操作，指纹传感器采集用户的指纹信息。

结合图1和图5，在用户试图开启笔记本电脑100时，用户的手指会接触到电源按键101。当用户的手指接触电源按键101时，与电源按键101集成一体的指纹传感器102不仅可以检测到用户的按压操作，还可以采集用户的指纹信息。

若笔记本电脑100处于关机状态，在用户试图开启笔记本电脑100时，用户的手指会按压电源按键101。电源按键101与EC 502相连，在电源按键101被按下后，电路所产生高电平脉冲信号可以唤醒EC 502，使EC 502处于运行状态。然后，笔记本电脑100中的各个硬件设备(如基本输入输出系统(Basic Input Output System，BIOS)、MCU 504、指纹传感器505、SoC 501、显示屏等)可按照上电时序进行上电。在SoC 501上电启动后会运行操作系统，并加载指纹传感器驱动。然后，操作系统会请求指纹传感器驱动控制指纹传感器505采集用户的指纹信息。若笔记本电脑100处于休眠状态，指纹传感器505还是同样基于上电时序被唤醒，从而进行用户的指纹信息采集。

如果用户手指按压电源按键101的时间过短，则可能存在指纹传感器505还未使能，用户手指已离开指纹传感器505。这样，指纹传感器505将不能采集到用户指纹，从而无法登录操作系统。此时，笔记本电脑100可显示如图7所示的验证界面704，该验证界面704包括用户账户图标701、用户密码输入框702和提示框703，以供用户输入用户密码或者等待用户再次触摸指纹传感器输入指纹。其中，提示框703中显示“提示：请选择输入密码进入操作系统或再次按压电源按键，以通过验证指纹进入操作系统。”的提示字符。

如果用户密码或者用户再次触摸指纹传感器输入用户指纹验证成功后，笔记本电脑可显示如图8所示的内容显示界面801。

S602A、指纹传感器向MCU发送中断指令1。

在一些实施例中，该中断指令1即上述第二中断指令。

S602B、指纹传感器向EC发送中断指令1。

指纹传感器在接收到用户的按压操作后，指纹传感器会采集用户指纹。在采集完用户指纹后，指纹传感器向MCU发送中断指令2，向EC发送中断指令1。其中，MCU和EC均连接在指纹传感器的INT引脚上。中断指令1和中断指令2用于通知MCU和EC，当前时刻有用户试图开启笔记本电脑。

S603、EC响应于中断指令1，唤醒MCU。

当EC接收到中断指令1后，EC会拉高EC和MCU之间的EC_STATUS线。EC_STATUS线被拉高后，MCU可以检测到EC_STATUS线的变化状态。并根据EC_STATUS线的变化状态，MCU从低功耗状态调整为运行状态。

S604、MCU响应于中断指令1，从指纹传感器获取用户的指纹信息。

在一些实施例中，该中断指令1即上述第二中断指令。

在MCU被唤醒后，MCU可以响应于指纹传感器发送的中断指令1，通过SPI接口从指纹传感器获取用户的指纹信息。

S605、MCU对用户的指纹信息进行预处理和加密，并存储处理后的用户指纹。

MCU获取到用户的指纹信息后，对用户的指纹信息进行预处理，可以得到用户指纹的指纹特征点。指纹特征点可以包括端点、分叉点、中心点和三角点。在得到指纹特征点后，对指纹特征点进行提取，以获取用户指纹中具有唯一性和不变性的信息。其中，在提取过程中，除了简单的遍历用户指纹的所有指纹特征点之外，还需要对伪特征点进行去除，伪特征点主要是指由于用户指纹不清晰、不完整导致的断点以及边缘端点等。示例性的，对用户指纹进行的预处理可以包括图像归一化、图像分割、图像二值化和细化等。

在提取到指纹特征点之后，可以利用信息-摘要算法(message-digest algorithm5，MD5)对提取到的指纹特征点进行加密，并将加密后的指纹特征点存储在MCU中。

在一些实施例中，MCU内还可以包括指纹处理模块的固件程序。MCU可通过指纹处理模块对存储在其内部的用户指纹进行预处理和加密。

S606、MCU检测SoC是否发起枚举。

根据USB协议，当USB主机检测到USB设备插入时，USB主机会主动发起枚举，为USB主机和USB设备建立连接。当USB协议应用到指纹特征识别技术上时，USB主机为SoC，USB设备为MCU。

当用户按压电源按键后，根据上电时序，MCU上电被唤醒。由于MCU与SoC通过USB总线连接，在MCU上电被唤醒时，SoC可以检测到USB总线上正差分信号线D+由低电平被拉高为高电平。此时，SoC认为存在USB设备(即MCU)插入，则SoC主动发起枚举。其中，枚举是指USB主机从USB设备获取USB设备的基础信息，比如USB设备的设备类型、通信方式等。在得到USB设备的基础信息后，USB主机就可以根据这些基础信息为USB设备加载合适的驱动程序以及配置，从而与USB设备建立连接。即，SoC从MCU获取MCU的基础信息，比如MCU的设备类型、通信方式等。在得到MCU的基础信息后，SoC就可以根据这些基础信息为MCU加载合适的驱动程序以及配置，从而与MCU建立连接。

具体的，枚举过程包括如下步骤：

1、SoC可以向MCU发送复位指令(即，RST指令)。

RST指令使MCU处于复位状态。复位后，MCU的地址会置为0。

2、SoC可以向地址为0的MCU发送第一获取设备描述符请求。

3、MCU在接收到第一获取设备描述符请求后，向SoC返回设备描述符。

其中，设备描述符包括MCU的最大包大小。

4、SoC在获取到设备描述符后，会返回一个0长度的确认数据包给MCU。

5、SoC使MCU再次复位，并向MCU发送设置地址请求。

其中，设置地址请求中携带SoC为MCU分配的唯一地址。

6、MCU在接收到设置地址请求中的地址后，向SoC返回应答包。

7、SoC在接收到应答包之后，MCU启用新的地址。

8、SoC向MCU发送第二获取设备描述符请求。

其中，第二获取设备描述符请求用于获取MCU的全部设备描述符，该设备描述符中包括MCU所支持的配置个数、MCU的设备类型、MCU的供应商ID(VID)和产品识别码(PID)等信息。

9、SoC根据设备描述符，为MCU安装设备驱动。

SoC根据设备描述符，在系统中查找驱动。如果系统中没有驱动MCU的驱动，SoC会通过显示屏弹出对画框，提示用户为MCU安装设备驱动。

10、驱动加载后，SoC为MCU选择配置，配置成功后，SoC和MCU建立USB连接。

驱动加载后，SoC发送设备配置请求为MCU选择合适的配置，配置成功后，SoC和MCU完成通信通道的建立，从而实现枚举。

下面对MCU检测SoC是否发起枚举过程进行介绍。其中，MCU确定SoC是否发起枚举是根据固定时长内的帧首包(Start of Frame，SOF)的数量确定的。在枚举成功后，SoC会向MCU发送SOF包和其它包。SOF包是SoC向MCU发送的心跳包，其它包是SoC根据实际需求向MCU发送的数据包。由于SOF包是按照约定的时间间隔周期性发送的，其它包是不定时发送的，那么在SoC发起枚举后的固定时长内，SOF包的数量必然按照规律增加，而其它包有可能发生变化，也有可能未发生变化。因此，基于上述考虑本申请采用固定时长内SOF包的数量变化来判断SoC是否发起枚举，以提高判断SoC是否发起枚举的准确性。

1、记录MCU运行时的SOF包的数量。

当用户触发电源按键之后，MCU开始上电。上电后，MCU进行初始化。MCU的初始化包括：配置MCU侧USB的通用输入/输出口(General-purpose input/output，GPIO)模式、配置MCU侧USB的控制寄存器、中断寄存器、时钟寄存器以及唤醒MCU侧USB的中断和时钟。

根据笔记本电脑的上电时序，与电源电路相连的EC会首先被唤醒。被唤醒后，EC会拉高与MCU相连的EC_STATUS线。当MCU初始化后，MCU可以检测到EC_STATUS线被拉高。并根据EC_STATUS线的变化状态，MCU从低功耗状态调整为运行状态。在MCU调整为运行状态时，MCU可通过查询MCU中的寄存器，确定当前时刻MCU接收到的SOF包的数量(即第一数量)，并将此时确定的SOF包的数量作为起始时刻(即T1时刻)SOF包的数量，记录在st_sof_num字段中。

若MCU首次与SoC建立连接，或者在上一次MCU与SoC的连接断开时，SOF包的数量被清空，则T1时刻记录的第一数量通常为0。若MCU为不是首次与SoC建立连接，且MCU没有清空之前存储的SOF包的数量，则T1时刻记录的第一数量大于0。T1时刻记录的第一数量为截止T1时刻，MCU已经从SoC接收到的SOF包的数量。

2、MCU使能usb_det_flag字段，使usb_det_flag＝1。

在usb_det_flag＝1时，说明MCU进入SoC是否发起枚举的检测阶段。

3、MCU根据操作系统的启动时长，设置定时器时长。

4、在EC_STATUS线被拉高，即EC_STATUS＝1，同时usb_det_flag＝1、且定时器设定的时间到达之后时，执行如下步骤：

41、读取定时器设定的时间到达之后，MCU接收到的SOF包的数量。

根据USB协议，对于全速设备，在开始枚举和通信过程中，USB主机大约每秒会向USB设备发送一个SOF包，即，SoC大约每1s会向MCU发出一个SOF包。

基于上述USB协议的内容可知，在正常枚举的情况下，若经过定时器设定的定时时长之后，MCU将收到多个SOF包。因而，本申请在定时器设置的定时时长到达后，再次读取MCU接收到的SOF包的数量。即统计截止T2时刻，MCU从SoC接收到的SOF包的数量(即第二数量)，并将T2时刻读取的SOF包的数量作为终止时刻SOF包的数量，记录在end_sof_num字段中。其中，定时器设定的定时起始时刻为T1时刻，定时结束时刻为T2时刻，定时时长为T2时刻和T1时刻之间的差值。

42、对比首次记录的SOF包的数量和定时器设定时长到达之后记录的SOF包的数量，并根据对比结果确定是否枚举。

在得到st_sof_num和end_sof_num后，若st_sof_num字段中SOF包的数量与end_sof_num字段中SOF包的数量相等(即第一数量和第二数量相同)，说明在第一时间间隔内，SoC没有向MCU发送SOF包，即SoC和MCU没有建立连接。其中，第一时间间隔的起始时刻为T1时刻，第一时间间隔的结束时刻为T2时刻。

由于MCU不能主动发起枚举，进一步说明是SoC没有发起枚举操作。若st_sof_num字段中SOF包的数量与end_sof_num字段中SOF包的数量不相等(即第一数量和第二数量不相同)，说明SoC已发起枚举，并且SoC和MCU已经建立连接。

进一步，在确定出SoC是否发起枚举之后，MCU可以在寄存器中清空用于存储第一数量和第二数量的存储空间。以便于在下次判断时，可以重新开始计数，避免造成数据紊乱，从而提高判定SoC是否发起枚举的准确性。

示例性的，用于表征开始检测SoC是否发起枚举的条件，对应的代码可以如下述所示：

If(ec_status＝＝1&&usb_det_fiag＝1&&定时器设定时长到来)

同时，本公开不限于图6所示的时序，S606还可以和S604同步执行。

S607、若SoC未发起枚举，MCU执行软拔插操作。

其中，软拔插操作可以触发SoC发起枚举，使指纹识别功能正常进行。

当SoC识别到有新的USB设备接入USB总线时，SoC会主动发起枚举。对于SoC而言，SoC是基于USB总线的电平是否发生变化，来确定是否有新的USB设备接入USB总线的。若USB总线没有接入USB设备，USB总线的差分信号D+、D-都是低电平。当有USB设备接入USB总线时，USB总线的正差分信号D+被拉高为高电平，USB总线的负差分信号D-保持不变，仍为低电平。

若SoC没有发起枚举，MCU执行软拔插操作的原理为：对MCU进行反初始化，通过反初始化，可以消除USB总线对于正差分信号D+和负差分信号D-的影响。反初始化之后，将MCU侧的USB的正差分信号D+信号线拉低一段时间(具体拉低的时长基于USB协议自定)，然后再将MCU侧的USB的正差分信号D+信号线拉高，以完成软拔插操作。软拔插操作带来了电平信号变化，SoC在检测到电平变化时，可以响应于电平变化发起枚举。其中，MCU侧的反初始化包括：无效掉(Disable)MCU侧的USB中断和时钟、复位MCU侧的USB的控制寄存器、中断寄存器、时钟寄存器等以及清除掉MCU侧的USB的GPIO配置，设置为普通GPIO。

示例性的，基于上述MCU执行软拔插操作的原理，可以通过USB_Dplus_GPIO_Init函数将MCU侧的USB的正差分信号D+信号线拉低一段时间，然后再将正差分信号D+信号线拉高，以通过软件实现拔插操作。

软拔插部分的代码可以如表1所示。

表1

S608：在检测到MCU的软拔插操作后，SoC端发起枚举。

在MCU执行软拔插操作后，SoC端认为此时有新的USB设备插入USB接口，SoC端则会发起枚举。

SoC端发起枚举之后，MCU使能usb_det_flag字段，使usb_det_flag＝0。在usb_det_flag＝0时，说明不需要进入MCU检测SoC是否发起枚举的阶段。

在一些实施例中，还可以在寄存器中清空用于存储SOF包的数量的标志位。这样，对于新的检测流程可以在该寄存器中重新开始计数，以避免产生数据误差。

若SoC正常发起枚举，则继续执行以下的步骤即可。

示例性的，在MCU执行软拔插操作后，可以再次检测SoC端是否发起枚举。具体的，通过检测MCU在第二时间间隔内中记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量是否发生变化来判断SoC端是否发起枚举。其中，第二时间间隔为第一时间间隔的下一个时间间隔；第二时间间隔的起始时刻为T3时刻，第二时间间隔的结束时刻为T4时刻。

在MCU执行软拔插操作后，MCU设置定时器，定时器的定时起始时刻为T3时刻，定时器的定时结束时刻为T4时刻，定时器的定时时长为T4时刻和T3时刻之间的差值。然后MCU记录在T3时刻已经从SoC接收到的SOF包的数量，并将T3时刻记录的数量作为第三数量，记录在T4时刻已经从SoC接收到的SOF包的数量，并将T4时刻记录的数量作为第四数量。在第三数量和第四数量不一致时，认为在MCU执行软拔插操作后，SoC端成功发起枚举。

S609：在SoC枚举成功后，SoC从MCU获取用户指纹。

在枚举成功后，SoC向MCU发送指纹录入指令或指纹验证指令，以获取到用户指纹。具体的，SoC从MCU获取到的用户指纹为MCU经过预处理和加密后的指纹信息。通过对指纹信息进行加密，能够增强用户信息的保护，同时提高用户信息的安全性。其中，在SoC枚举成功后，SoC根据上一次用户关机之前设定的登录操作系统的验证方式，例如，人脸识别、指纹识别和账号密码识别等，来确定获取人脸数据、用户指纹还是账号密码。在确定上一次用户关机之前设定的登录操作系统的验证方式是指纹识别后，SoC从MCU中获取用户指纹。

S610：SoC验证用户指纹，并根据验证结果确定是否进入笔记本电脑桌面。

SoC获取到加密的用户指纹后，对用户指纹进行解密，解密后通过算法获取用户的指纹特征点。将获取到的用户指纹的指纹特征点与SoC存储的指纹库中的标准用户指纹的指纹特征点进行匹配，在匹配一致的情况下，显示笔记本电脑桌面，并响应于用户的操作行为进行展示。在匹配不一致的情况下，则进入密码验证界面，最终可以响应于用户输入的账号密码进入笔记本电脑的操作系统。

本申请另一些实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：通信模块、存储器和一个或多个处理器。该通信模块、存储器与处理器耦合。该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令。

本申请另一实施例提供一种芯片系统，如图9所示，该芯片系统包括至少一个处理器901和至少一个接口电路902。处理器901和接口电路902可通过线路互联。例如，接口电路902可用于从其它装置接收信号。又例如，接口电路902可用于向其它装置(例如处理器901)发送信号。

例如，接口电路902可读取设备中存储器中存储的指令，并将该指令发送给处理器901。当指令被处理器901执行时，可使得电子设备执行上述实施例中的各个步骤。当然，该芯片系统还可以包含其他分立器件，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述方法实施例中电子设备(例如，手机)执行的各个功能或者步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例中电子设备(例如，笔记本电脑)执行的各个功能或者步骤。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种电子设备的异常恢复方法，应用于电子设备，所述电子设备包括指纹传感器，微控制器处理单元MCU，系统级芯片SoC，以及嵌入式控制器EC，所述SoC和所述MCU之间通过USB线连接，其特征在于，所述方法包括：

指纹传感器接收到用户的按压操作；

响应于所述用户的按压操作，所述指纹传感器向所述EC发送第一中断指令；

响应于所述第一中断指令，所述EC唤醒所述MCU；

响应于所述MCU被唤醒，且所述MCU在第一时间间隔内记录的已经从所述SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，所述MCU将所述USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，其中，所述第一时间间隔是在所述MCU被唤醒后的具有预设长度的时间间隔；

所述MCU将所述USB连线的正差分信号置为高电平。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间间隔的起始时刻为T1时刻，所述第一时间间隔的结束时刻为T2时刻，所述响应于所述MCU被唤醒，且所述MCU在第一时间间隔内记录的已经接收到的帧首包的数量不变，所述MCU将所述USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，包括：

响应于所述MCU被唤醒，且第一数量和第二数量相同，所述MCU将所述USB连线的正差分信号和负差分信号置为低电平并维持第一时长，其中，所述MCU在T1时刻记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第一数量，所述MCU在T2时刻记录的已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第二数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述MCU被唤醒，所述MCU在所述T1时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第一数量；

响应于所述MCU被唤醒，所述MCU在所述T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第二数量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述MCU被唤醒，所述MCU设置定时器，所述定时器的定时起始时刻为所述T1时刻，所述定时器的定时时长为所述T2和所述T1之间的差值；

所述响应于所述MCU被唤醒，所述MCU在所述T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第二数量，包括：

响应于所述MCU被唤醒，且达到所述定时器的定时时长，所述MCU在所述T2时刻记录已经从SoC接收到的SOF包的数量为所述第二数量。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述用户的按压操作，所述指纹传感器采集所述用户的指纹信息。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述用户的按压操作，所述指纹传感器向所述MCU发送第二中断指令；

在所述MCU被唤醒后，响应于所述第二中断指令，所述MCU从所述指纹传感器获取所述用户的指纹信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述MCU在第二时间间隔内记录的已经从所述SoC接收到的SOF包的数量发生变化，所述第二时间间隔为所述第一时间间隔的下一个时间间隔；

所述SoC从所述MCU获取所述用户的指纹信息，并根据所述用户的指纹信息验证用户的登录权限；

响应于所述用户的登录权限验证成功，所述电子设备显示桌面。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述MCU被唤醒，且所述MCU在所述第一时间间隔内记录的已经从所述SoC接收到的SOF包的数量发生变化；

所述SoC从所述MCU获取所述用户的指纹信息，并根据所述用户的指纹信息验证用户的登录权限；

响应于所述用户的登录权限验证成功，所述电子设备显示桌面。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述SoC从所述MCU获取所述用户的指纹信息之前，所述MCU对所述用户的指纹信息进行预处理，得到所述用户的指纹信息的指纹特征点，所述指纹特征点用于表征用户的身份信息；

所述MCU对所述用户的指纹信息的指纹特征点进行加密，并存储加密后的所述用户的指纹信息的指纹特征点。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于所述MCU被唤醒，且所述MCU在第一时间间隔内记录的已经从所述SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，清空存储所述第一数量和所述第二数量的存储空间。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述SoC从所述MCU获取所述用户的指纹信息，包括：

所述SoC向所述MCU发送获取所述用户的指纹信息的请求；

所述MCU响应于所述获取用户的指纹信息的请求，向所述SoC发送所述用户的指纹信息。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述响应于所述第一中断指令，所述EC唤醒所述MCU，包括：

所述EC响应于所述第一中断指令，拉高EC和MCU之间的EC_STATUS线，触发所述MCU被唤醒。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述MCU在第一时间间隔内记录的已经从所述SoC接收到的帧首包SOF包的数量不变，包括：

在所述第一时间间隔内，所述MCU与所述SoC未建立连接，且所述MCU未接收到所述SoC发送的所述SOF包。

14.一种电子设备，所述电子设备包括指纹传感器、MCU、SoC和EC，其特征在于，所述指纹传感器、所述MCU、所述SoC和所述EC用于执行上述权利要求1-13中任一项所述的电子设备的异常恢复方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令；

当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-13中任一项所述的电子设备的异常恢复方法。