Огонь, вода и медные трубы: как мы создавали новый POS-терминал АТОЛ Optima05.02.2018 17:03

Мы задумались о собственной разработке нового, инновационного устройства для торговли осенью 2016 года. На создание ушел целый год: проработали 8 вариантов внешнего вида, 3 варианта технических характеристик, провели личные переговоры с 4-мя производителями. Пять месяцев занял этап тестирования и улучшения. В итоге в компании АТОЛ родился новый продукт — АТОЛ Optima.

В этом обзоре мы расскажем о том, как мы создавали АТОЛ Optima, чем наш терминал отличается от подобных устройств, покажем его со всех сторон, рассмотрим его внутренний мир, расскажем, как испытывали его на прочность перед массовым производством, ознакомим вас с результатами тестов.

Сотрудничество с Intel и Microsoft
Нам было важно сделать профессиональное устройство именно для сферы ритейла и общественного питания, которое может работать со всеми специализированными программами. Поэтому мы решили проектировать материнскую плату «с нуля» и тщательно контролировать качество используемых компонентов. Конечно, мы понимали, что цена устройства будет несколько выше популярных терминалов «планшетного» типа, например, PiPO. Но сознательно сделали ставку на высокое качество, профессиональный уровень устройства и его ремонтопригодность.

Проектирование терминала начиналось совместно со специалистами из Intel и Microsoft.
Сердцем терминала стал процессор Intel Celeron N3350, 7-го поколения (Apollo Lake). Ключевое достоинство этого процессора — высокая производительность при низком энергопотреблении. Кроме того, компания Intel гарантирует длительный срок поддержки и долговременное наличие этой модели на рынке. Для сравнения, в PiPO используется процессор Intel Atom x5-Z8350 — фактически последний представитель этого семейства процессоров, в то время как остальные Atom-ы уже сняты Intel с производства.

Процессоры Intel 7-го поколения официально поддерживают только Windows 10. Эта ОС не устраивает некоторых пользователей из-за наличия обязательных обновлений, которые невозможно отключить. АТОЛ Optima поставляется с особой версией — Windows 10 IoT Enterprise, созданной Microsoft специально для промышленного использования, в том числе в ритейле. Она существенно дешевле других версий и хороша тем, что:

имеет возможность отключать обновления полностью при необходимости. Если вы один раз протестировали свое ПО с этой версией ОС, нет необходимости проводить новое тестирование после нового обновления;
Windows 10 IoT Enterprise бинарно совместима с настольной версией Windows 10. Если у вас есть драйверы под ваше устройство для обычной Windows 10, они гарантированно будут работать и в Windows 10 IoT Enterprise;
система модульная и может настраиваться под требования пользователя: можно разрешить подключение только определенной USB-периферии, установить для подключаемых устройств режим «Только чтение» («Read only»), блокировать всплывающие диалоговые окна и системные уведомления, контролировать запуск приложений и многое другое;
поддержка Windows 10 IoT Enterprise будет осуществляться компанией Microsoft в течение 15 лет.

Вместе со специалистами Microsoft мы протестировали Windows 10 IoT Enterprise со всем торговым оборудованием и сделали специальную сборку для АТОЛ Optima.
Также мы будем поставлять АТОЛ Optima с ОС Linux Ubuntu 16.04 64 bit.

Технические характеристики
Для быстрой и высокопроизводительной работы мы комплектуем терминал 4 ГБ оперативной памяти и внутренним накопителем eMMC 64 ГБ (более дешевая версия с ОС Linux Ubuntu будет поставляться с 2 ГБ оперативной памяти и 32 ГБ eMMC). Этого более чем достаточно даже для ресурсоемких товароучетных приложений типа 1С. При необходимости для хранения информации или в качестве системного диска для ОС может использоваться дополнительный 2,5» HDD/SSD накопитель. Для этого под сервисной крышкой установлен типовой разъем SATA.

Дизайн и конструктивные особенности
В процессе работы над АТОЛ Optima мы уделили много внимания внешности POS-терминала и удобству его использования в ограниченном пространстве. Нашей целью было сделать терминал компактным и красивым, но при этом производительным, надежным и устойчивым. Для этого мы долго выверяли внутреннюю компоновку терминала. На экран 3D-макета корпуса понажимали десятки сотрудников АТОЛ. Мы убедились, что ножки хорошо держат корпус на столе, даже при сильном толчке терминал не опрокидывается, а винты надежно удерживают устройство в VESA-креплении.

Не экономили и на качестве экрана: решили сделать терминал с большим и ярким дисплеем, чтобы пользователю было удобно работать со всеми программами, и чтобы его глаза не уставали. По нашим расчетам, идеальным является экран с диагональю 11.6», разрешением Full HD (1920×1080) и яркостью 350 кд/м². Он подходит для работы и с торговым ПО, таким как 1С, Frontol, Мерката и др., и с программами для кафе и ресторанов: iiko, R-Keeper, Frontol Ресторан, Трактир и т.п.

Емкостной тип сенсорного экрана увеличивает срок службы устройства, поэтому решили использовать его.

Расположение всех отверстий в корпусе терминала было тщательно продумано для того, чтобы эффективно отводить тепло и не допустить перегрева процессора. Охлаждение пассивное, в отличие от того же PiPO, в котором используется вентилятор. То есть пыль не затягивается внутрь корпуса, терминал работает бесшумно. Кстати, даже несмотря на отсутствие вентилятора, АТОЛ Optima достойно выдержал испытание в термокамере. Терминал проработал 8 часов без сбоев и ошибок при температуре + 50С° с запущенным стресс-тестом. Чего не скажешь про PiPO с активным охлаждением — его мы тоже «пожарили» (подробные результаты тестирования — ниже).

Следующим этапом была укладка проводов. В ходе проектирования оказалось, что глубины отсека для проводов 65 мм вполне достаточно, чтобы аккуратно уложить все, включая громоздкие разъемы DB9, прикрыть все это крышкой и спрятать куда-нибудь под прилавок или провести их в отверстие в столе.

Даже в очень ограниченном пространстве терминал с подключенными устройствами выглядит аккуратно.

Многие предприниматели, особенно те, кто работает на кассе самостоятельно и одновременно консультирует покупателей, боятся, что компьютер могут украсть. Для защиты мы сделали возможность крепления терминала к столу с помощью стандартного Кенсингтонского замка, который можно купить за 150–200 рублей в любом специализированном магазине. В АТОЛ Optima два отверстия для крепления замка: сзади справа для варианта, когда терминал стоит на столе и снизу слева, когда терминал закреплен на VESA-крепление.

Порты
По результатам опросов наших партнеров, мы пришли к выводу, что для современного POS-терминала три COM-порта уже много, а один — все еще мало. Оптимально — два полноценных COM-порта. А вот количеством USB-портов, как и кашу маслом, современный POS-терминал испортить сложно. В АТОЛ Optima — целых 10 USB-портов. Поэтому подключить можно все необходимое торговое оборудование.

Некоторые устройства (банковские терминалы, USB-модемы, дисплеи покупателя, сканеры штрихкодов), не имея собственного блока питания, могут потреблять (в пике или постоянно) более 0.5А, рекомендованных спецификацией USB. Для корректной работы подобных устройств мы заложили 4 USB-порта, поддерживающие ток до 2А. Следовательно, если вы используете терминал в базовой поставке с 3-х амперным блоком питания, вы можете подключить к одному из четырех USB-портов одно периферийное устройство, постоянно потребляющее ток 2А. Если ваши устройства потребляют ток около 2-х ампер не постоянно, а только при пиковой нагрузке (например, USB-модем при поиске сети), то можно подключать и больше подобных устройств. При необходимости использования двух устройств, постоянно потребляющих ток 2А от USB и не имеющих собственных источников питания, необходимо отдельно приобрести более мощный блок питания на 5А.

Сбоку расположены два порта USB 3.0, позволяющие удобно подключать USB-накопители и быстро копировать информацию.

Дополнительные «фишки»
В терминале предусмотрена возможность установки второго накопителя: 2,5-дюймового HDD/SDD SATA. Для чего это нужно? Во-первых, для хранения базы данных. Не все владельцы бизнеса доверяют облачным сервисам, а предпочитают хранить всю информацию на физическом носителе. Во-вторых, для удобства — на дополнительный диск можно установить основную или дополнительную ОС. Таким образом АТОЛ Optima можно одновременно использовать с двумя операционными системами (Windows 10 на eMMC и Linux на HDD/SDD) и двумя наборами кассового ПО. В реальной работе это не очень важно, но на этапе тестирования можно быстро оценить разные варианты ОС и ПО.

Также, зная российские реалии, а именно — частые перебои в электросети, мы предусмотрели возможность работы терминала от аккумулятора. В АТОЛ Optima можно установить 2 или 4 аккумулятора.
От двух аккумуляторов терминал работает автономно в течение 2-х часов при полной нагрузке, от четырех — 4 часа.

На фото — аккумуляторная сборка на 2600 мАч (19.24 ВтЧ 7.4В).

Схема подключения разъема АКБ к материнской плате нанесена шелкографией.

Но если даже вы перепутаете полярность, батарея не взорвется, а всего лишь перестанет заряжаться. При этом в интерфейсе ОС справа на панели задач Windows пропадет пиктограмма батареи.

Ремонтопригодность
Терминал изначально был сконструирован с учетом возможности быстрого ремонта. Очень легко разбирается для ремонта и собирается после. Мы гарантируем наличие ЗИП в течение 2–3-х лет с момента снятия терминала с производства, срок бесплатного гарантийного обслуживания — 1 год.

Контроль качества на производстве
Для гарантии качества мы контролируем весть процесс производства. Наши инженеры лично выезжают на производство и проверяют партию терминалов перед отгрузкой в Россию.

Сборочная линия

Фабрики, собирающие АТОЛ Optima, имеют свои точки контроля качества на производственной линии. Это:

Автоматизированный оптический контроль монтажа SMT-компонентов: система получает с цифровой камеры изображение платы, сравнивает его с шаблоном из базы и отмечает участки с ошибочно установленными компонентами.
Контроль работоспособности всех компонентов материнской платы: к каждой плате подключается питание и коннекторы во все порты (USB, COM, HDMI, LVDS, Ethernet). Затем запускается программа функционального тестирования работоспособности всех портов.
Входной контроль качества компонентов корпуса, LCD-экрана, сенсорной панели и соединительных шлейфов на сборочном производстве: визуальная проверка компонентов проводится технологом производства перед запуском линии.
Итоговый контроль работоспособности каждого готового терминала с помощью 4-х часового нагрузочного стресс-теста: используется утилита BurningTest 8.1 Pro, одновременно максимально нагружающая графическую подсистему, процессор, дисковый накопитель и оперативную память. Результаты стресс-теста сохраняются в логе и после окончания тестирования анализируются технологом.

Аппарат оптического контроля компонентов материнской платы

Линия SMT монтажа

4-х часовой стресс-тест всех компонентов системы

После поступления товара в Москву, каждый терминал проходит предпродажную подготовку: мы еще раз проверяем работоспособность и устанавливаем операционную систему.

Помимо этого, при приемке готовой партии наш инженер лично отбирает случайным образом 1% устройств и проверяет дополнительно. Ниже представлен список тестов 1% устройств из первой партии с результатами.

1. Проверка монитора

Проверка работоспособности сенсорного экрана с помощью сенсорного макета ПО Frontol. Сенсорный экран позволяет удобно работать с сенсорным макетом по всей площади экрана. Все кнопки «нажимаются» одинаково хорошо.
Проверка работоспособности основного дисплея с помощью ПО Portable_TFT_test_1.52_RUS. Градиенты цветов передаются плавно, без ступеней. Скрытых дефектов LCD не выявлено.
Проверка работоспособности дополнительного дисплея, подключенного по HDMI-интерфейсу. В качестве дополнительного дисплея использовался монитор BENQ GW-2270T. На мониторе получена качественная картинка с разрешением 1920×1080p (Full HD).

2. Проверка работоспособности портов ввода-вывода

USB-порты проверялись на соответствие поддерживаемых скорости обмена и питания требованиям спецификации USB. Для определения скорости загрузки/выгрузки данных использовался произвольный файл объемом 1,39 Гб.
Для определения значения максимальной нагрузки по питанию к портам подсоединялся реостат 1–100 Ом.
COM-порты проверялись на корректность обмена с ККТ АТОЛ 30Ф через драйвер торгового оборудования (ДТО). На всем диапазоне скоростей 4800–115200 бод обмен с ККТ стабильный.
Проверка скорости обмена по WiFi (расстояние 10 м без препятствий) и Ethernet осуществлялась копированием файла объемом 1,39 Гб.

3. Определение скорости обмена с накопителями
Для определения скорости работы накопителей использовалось ПО CristallDiskMark 6.0. Определение скорости производилось в режиме последовательного чтения/записи.

Внутренний EMMC Samsung CJNB4R
SSD-SDSA6AM-016G
Seagate Video 2.5HDD 500Gb

4. Проведение стресс-тестирования терминала в термокамере при +50 °С в течении 8 часов при 100% нагрузке процессора
Перед началом продаж нам важно было понять, сможет ли терминал работать в сложных температурных условиях.

Терминал в термокамере

Стресс-тест проводился с помощью утилиты OCCTPT4.5.1

График нагрузки процессора
График частоты процессора
График изменения температуры процессора

Вывод: терминал АТОЛ Optima успешно отработал все 8 часов стресс-теста в термокамере без снижения производительности.

Для сравнения мы поместили в термокамеру и терминал PiPO x10 (Intel Z8350), который имеет активное охлаждение.

Стресс-тест проводился с помощью утилиты OCCTPT4.5.1 в термокамере при +50°С. Результаты:

График нагрузки процессора
График частоты процессора
График изменения температуры процессора

Как видно из графика частоты процессора, уже через 50 минут стресс-теста процессор PiPO X10 уходит в троттлинг, снижая частоту до 60 МГц.

5. Определение общей производительности терминала
Проводили с помощью теста PassMark 08.

Результаты PassMark для АТОЛ Optima
По традиции, сравниваем с производительностью PiPO X10 с помощью того же бенчмарка PassMark 2008

6. Тестирование автономной работы терминала от аккумулятора
Процесс испытания АКБ выглядел следующим образом. АКБ были заряжены, индикатор батареи в ОС показывал 100%. На терминале запущенно ПО Frontol 5, подключены клавиатура и мышь и ККМ. Яркость экрана выставлена в 100%. 1 раз в 5 минут во Frontol осуществлялись продажи товаров. В таком режиме терминал отработал 120 мин. На 20% заряда активировался режим энергосбережения, который тут же вручную был отключен. После достижения уровня индикатора 5% устройство отключилось. Вот такой получилась вольт-амперная характеристика разряда АКБ:

Заряд АКБ проводили при выключенном терминале. Предельное напряжение 8.4В было достигнуто за 164 мин.
Вольт-амперная характеристика заряда АКБ:

Воль-амперные характеристики заряда/разряда снимались с помощью двух мультиметров, подсоединенных в разрыв проводов АКБ.

Мы очень гордимся своим новым продуктом. Терминал АТОЛ Optima был представлен на всех конференциях АТОЛ, на внешних конференциях Intel, Microsoft, Кварта, Orange и получил только положительные отзывы клиентов и партнеров.

Это надежное, профессиональное устройство для розничной торговли и сферы HoReCa. Может использоваться для оборудования электронных очередей или для автоматизации таких сегментов, как гостиничный бизнес, медицинские клиники, сервис.
АТОЛ Optima поможет предпринимателям легко автоматизировать торговлю и соответствовать 54-ФЗ.