Беспроводные модули для кассовых аппаратов

17 Мар 2017

(Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №3 2016)

Скачать статью в формате PDF (792 КБ)

---

Закон о введении оператора фискальных данных и отправки данных от ККМ (контрольно-кассовые машины) заставляет по-новому взглянуть на вопрос выбора компонентов беспроводной связи. Большая часть производителей стоит перед непростым выбором комплектующих, которые должны обеспечить бесперебойную работу в течение продолжительного времени. В данной статье рассмотрены популярные решения по GSM-модулям компании Gemalto и Wi-Fi-модули компании High-Flying, а также антенны для осуществления связи от Yageo.

 

GSM-модули Gemalto

Итак, по закону о ККМ, все транзакции через ОФД (оператор фискальных данных) должны быть в режиме онлайн переданы в ФНС. Предусмотрено несколько возможных вариантов: это Ethernet-канал, то есть физически подключенный кабель через разъем типа RJ-12/RJ-45, или если в супермаркете либо в магазине есть Wi-Fi-сеть, то появляется возможность передачи данных через Wi-Fi-канал. Третий вариант, если отсутствует возможность тянуть кабель и нет поблизости точки доступа Wi-Fi, то единственным вариантом становится применение 3G/GSM-модулей. Потребность в 3G вызвана тем, что в некоторых регионах практически не имеется 2G-связи. Кроме того, объемы передаваемых данных будут расти, следовательно, нужен более скоростной канал.

Для ККМ и фискальных принтеров главная задача — компактно разместить всю периферию, в том числе и беспроводные интерфейсы. А потому основные критерии, в соответствии с которыми определяется выбор компонентов, — это размер и универсальность, то есть одна плата предусматривает возможность применения 2G/3G/Bluetooth/Wi-Fi без доработок и существенных изменений. В противном случае придется отправлять для внесения в реестр несколько типов ККМ, что в свою очередь приводит к большим издержкам.

Компания Gemalto предлагает унифицированное решение — модули серии «индастриал» BGS2 и EHS5 (рис. 1, 2), которые совместимы между собой как по посадочному месту, так и по АТ-командам. Модули компактные, занимают небольшую площадь на плате. Кроме того, они выгодно отличаются по качеству, это означает, что есть одна стабильно работающая прошивка, а коэффициент брака менее 1%.

GSM-модуль BGS2 отличается низким энергопотреблением (порядка 1,35 А в пике) и компактными размерами 26,7х18,8 мм, способен передавать данные по GSM-сетям, применяя технологию GPRS. Если модуль неактивен, то потребление составляет лишь 1,1 мА.

Модуль 3G/GSM — это EHS5-модуль следующего поколения, более скоростной, с быстрым откликом и компактный по размерам. Скорость передачи данных составляет 7,2 Мбит/с (прием) и 5,76 Мбит/с (передача); в отличие от BSG2-модуля EHS5 обладает дополнительным USB-интерфейсом и оснащен мощным ядром на базе ARM11, а также встроенным Java ME Embeeded. Пользователь имеет возможность реализовать некоторые простые команды на базе этого модуля и в ряде случаев обойтись без микроконтроллера. В некоторых случаях можно поставить микроконтроллер дешевой серии, типа STM8S или STM8L, для отправки в режим сна или пробуждения модуля.

У описанных модулей Gemalto предусмотрен расширенный температурный диапазон: –40…+90 °С.

Новый LTE-модуль ELS61 CAT.1 (рис. 3) предназначен для работы в сетях LTE, соответствующих российским стандартам, и «Интернета вещей», обладает множеством цифровых интерфейсов, а также большим количеством встроенной памяти. Встроенная Java ME Embedded позволяет реализовывать различные приложения и загружать их в модуль.

Модуль также поддерживает 2G-стандарт. В случае если сети LTE не будут доступны по разным причинам, модуль автоматически переключится на другой стандарт и останется на связи. Для ELS61 доступны различные драйверы для работы с операционными системами, в том числе Windows, Linux, Android.

В ELS61 реализована функция FOTA — обновление программного обеспечения по воздуху. Особенно актуальна такая опция для тех, кто реализует на Java различные приложения. Например, можно опрашивать ряд датчиков при помощи приложения, определять координаты модуля посредством базовых станций и т. д. ELS61 имеет обратную совместимость с модулями предшествующего поколения.

 

Wi-Fi-модули High-Flying

Применение Wi-Fi-модулей в кассовой технике будет очень востребовано, поскольку по новым правилам регистрация и настройка ККМ или фискального принтера ложится на конечного заказчика, которому необходимо лично регистрировать ККМ, получить номер для работы с ОФД. Для того чтобы максимально облегчить настройку ККМ, можно воспользоваться Wi-Fi-модулем с поддержкой функции веб-конфигурирования. Настройка по веб-интерфейсу представляет собой конфигурирование наподобие настройки домашнего роутера. Пользователь подключается к модулю, который работает в режиме точки доступа, и прописывает необходимые настройки. Подключение можно выполнить как с ноутбука, так и с любого смартфона. После этого модуль работает в запрограммированном режиме.

Перед разработчиками ККМ и фискальных регистраторов стоит нелегкая задача по выбору нужного компонента, который, с одной стороны, должен быть способен выполнить требуемые задачи, а с другой — доступен по цене. Так как на рынке кассовой техники весьма высокая конкуренция, производителям приходится учитывать цену компонентов. В связи с этим модули High-Flying выгодно отличаются от продукции других поставщиков. Данные устройства легко управляются как с помощью АТ-команд, так и посредством собственных приложений, которые можно реализовать на базе SDK-модулей. Продукция доказала свое качество и эффективность. Продукция High-Flying применяется в ответственных приложениях, например в контейнерах для МЧС, системах охраны спецзданий, а также в обычных гражданских применениях — при передаче дан-ных с IP-камер, создании сети «умных» датчиков по Wi-Fi и в системах «умный дом».

Для использования в кассовой технике, где размер компонентов имеет значение и чем устройство компактнее, уже и тоньше, тем лучше, интересны модули серии HF-LPT (рис. 4). В линейка содержит модули, выполненные на разъеме, с краевыми площадками, со встроенной антенной, или модуль для подключения внешней антенны при помощи U.FL-разъема, который расположен на самом модуле.

Технические характеристики модулей HF-LPT120-xx и HF-LPT220-xx представлены в таблице 2.

Наиболее удобно работать с модулем в режиме ТСР и «прозрачном» режиме последовательного порта по следующим сценариям:

Сценарий № 1 — «Связь с центром». Модуль настраивается в режим STA (station) и в режим TCP-клиента. Задаются параметры для подключения к Wi-Fi, а также IP-адрес и порт удаленного сервера. Настраивается тайм-аут ТСР-соединения (для постоянного соединения — 0). После настройки модуль готов работать автономно. Наиболее удобно использовать «прозрачный» режим последовательного порта вместо режима команд, который применяется при конфигурации. После подачи питания модуль самостоятельно подключится к Wi-Fi и установит соединение с удаленным сервером (выполнит три попытки). Затем данные, посланные с сервера, будут отправлены в последовательный порт модуля и наоборот.

Сценарий № 2 — «Настройка без проводов». Модуль настраивается в режим AP (access point) и ТСР-сервера. Задаются параметры Wi-Fi, IP-адрес и слушающий порт. Настраивается тайм-аут соединения. Также удобнее работать в «прозрачном» режиме последовательного порта. После настройки модуль готов работать автономно. После подачи питания или сброса модуль автоматически включит Wi-Fi. С ноутбука или мобильного устройства подключаются к данной Wi-Fi-сети, затем программа ТСР-клиента подсоединится к заданному IP-адресу и порту модуля. Данные, отправленные в установленный сокет, «прозрачно» передаются в последовательный порт и наоборот. В режиме работы устройство, в котором использован Wi-Fi-модуль LPB100, взаимодействует с модулем как с обычным последовательным портом. Работа с Wi-Fi и по ТСР происходит полностью автономно.

Сценарий № 3 — «Настройка по веб-интерфейсу». При помощи веб-интерфейса доступно большинство функций модуля. При производстве можно устанавливать модули в готовое устройство заказчика и программировать нужные функции «по воздуху» после включения. Так как после включения со стороны последовательного порта модули работают в «прозрачном» режиме, а необходимые функции по Wi-Fi и IP выполняют самостоятельно, их можно подключать к уже разработанному устройству для замены RS-232 или USB-2-Com, не меняя ПО этого устройства и логику его работы.

 

Bluetooth-модуль HF-BL100-C

Со стороны производителей ККМ существует определенный интерес к модулям Bluetooth. Казалось бы, при наличии Wi-Fi-канала можно обойтись без побочных каналов. Зачем же нужен Bluetooth? Все дело в том, что время для открытия точки доступа, установки соединения и начала передачи пакетов занимает примерно 40 с. За это время может пройти несколько транзакций от разных ККМ. Другая проблема — нестабильно работающий канал Wi-Fi, поэтому данные могут быть переданы с существенной задержкой. Третье — это ниша ККМ, которые работают с устройствами на базе iOS и Android.

Сегодня есть несколько систем, где заказ принимается через планшет или мобильное устройство и выводится на печать принтера. Особенно часто такие системы встречаются в отрасли HORECA. Для надежного соединения устройства с кассой многие пользователи применяют Bluetooth. Скорость установки соединения минимальная, можно подключаться. Bluetooth 4.0 и следующие версии поддерживают работу с устройствами на базе iOS и современные решения на основе Android.

Для обеспечения надежного канала требуется соответствующее аппаратное решение. Требования такие же, как и для модулей, рассмотренных выше, — минимальные габариты, простое управление, легкая интеграция и компактность. Немаловажную роль играет и цена модуля. Модуль, который способен решить поставленные задачи, есть у компании High-Flying, это HF-BL100-CU (рис. 5).

Модуль соответствует спецификации 4.0 Low Energy, отличается низким энергопотреблением, широким диапазоном входного напряжения, компактными размерами и настроен на работу через UART. Устройство имеет компактные габариты, поддерживает возможность обновления прошивки по воздуху.

 

Антенны Yageo

В тех случаях, когда уровень сигнала встроенной антенны оказывается недостаточно хорошим, для обеспечения беспроводного канала приходится пользоваться антеннами. Для ККТ наиболее интересными являются антенны с клейким основанием для их установки под корпус. При этом длина диполя может быть изменена в соответствии с требованиями заказчика.

Компания Yageo производит ряд интересных решений, которые работают в диапазоне 3G/GSM, Bluetooth и Wi-Fi. Это антенны, разведенные на текстолите, с двусторонним скотчем. Никакого дополнительного согласования не требуется, изделия из разряда plug and play, как говорится, установили и забыли (рис. 6). Технические характеристики антенн Yageo представлены в таблице 4.

 

Заключение

Рассмотренные нами модули выгодно отличаются от решений других производителей простотой настройки, высокой надежностью, отличным соотношением цена/качество. Так, модули 3G/GSM от Gemalto применяются во многих государственных проектах и пользуются популярностью у автопроизводителей, т. к. это самые надежные модули в этом сегменте на рынке. Wi-Fi/Bluetooth-модули от компании High-Flying имеют отличное соотношении цена/качество, легко и быстро настраиваются, управляются по Web-интерфейсу и поддерживают работу с популярными устройствами на базе iOS и Android. В совокупности этих факторов продукция рассматриваемых поставщиков имеет все шансы, чтобы стать лидерами нашего рынка.