Short Stack: die kleinste Nintendo-Wii-Konsole der Welt
(github.com/loopj)- Short Stack ist eine funktionsfähige verkleinerte Nintendo-Wii-Konsole aus einem beschnittenen Wii-Mainboard und maßgeschneiderten gestapelten PCBs und bietet USB-C-Stromversorgung, HDMI, Bluetooth, MicroSD und vier GameCube-Controller-Ports
- Die Größe entspricht einem Maßstab von 1:2,38 zur Original-Wii, also ungefähr einem normalen Kartendeck; das Volumen beträgt 7,4 % der Original-Wii, sodass 13,5 Geräte in eine originale Wii passen würden
- Im Inneren werden ein auf 62x62 mm bearbeitetes Wii-Mainboard, Hilfs-PCBs für Strom und Daten, das Mainboard, das Frontpanel und ein maßgeschneiderter Kühlkörper zu einem modularen Stack kombiniert
- Das digitale HDMI-A/V basiert auf GCVideo, und Periphlex führt Bluetooth-, USB- und GameCube-Datenleitungen sowie GPIOs für Strom, Shutdown und Reset über eine 14-polige FFC heraus und ersetzt damit 11 Magnetdrähte
- Der Bau erfordert anspruchsames Mainboard-Trimming, Löten mit feinem Pitch und PCB-Montage und ist kein Projekt für Einsteiger
Funktionen und Größe
- Short Stack ist eine kleine Nintendo-Wii-Konsole mit einem beschnittenen Wii-Mainboard und maßgeschneiderten gestapelten PCBs
- Sie bietet folgende Funktionen
- USB-C-Stromversorgung
- verlustfreies digitales Audio/Video über HDMI auf Basis von GCVideo
- Bluetooth für Wii-Remotes und Zubehör
- eine MicroSD-Karte für Spiele und Speicherdaten anstelle von Laufwerk und Memory Cards
- vier GameCube-Controller-Ports
- Power-, Reset- und Sync-Tasten
- Power-LED und den blauen leuchtenden Disc-Slot der Wii
- Soft-Shutdown sowie Ein- und Ausschalten per Wiimote
- Die Größe entspricht einem Maßstab von 1:2,38 zur originalen Nintendo Wii
- ungefähr so groß wie ein normales Kartendeck
- 7,4 % des Volumens der Original-Wii
- ein Volumen, in das 13,5 Geräte in eine originale Wii passen würden
- Das Projekt hält es für möglich, den Rekord als kleinste funktionsfähige Wii-Konsole im Maßstab zu sein, bittet aber um Hinweise, falls es kleinere Beispiele gibt
Spielraum für weitere Verkleinerung
- Die aktuell verwendete Omega-Trim-Version behält alle vier wichtigen Montagelöcher bei und ist dadurch etwa 7 mm breiter als der klassische Omega-Trim
- Wesk hat das Wii-Mainboard mit dem Final-Destination-Trim auf 52x52 mm reduziert, also 10 mm schmaler als der aktuelle Trim
- Es wird geschätzt, dass sich das Volumen ohne Funktionsverlust um weitere 25–30 % reduzieren ließe, dafür wären aber ein extrem dichtes Layout und eine schwierige Montage nötig
Stapelaufbau und Mainboard-Modul
- Wie der Name schon sagt, ist Short Stack als Stapel aus mehreren maßgeschneiderten PCBs und einem maßgeschneiderten Kühlkörper aufgebaut, damit alles klein und modular ineinandergreift
- Das Wii-Mainboard wurde so beschnitten, dass nur die wesentlichen Elemente erhalten bleiben, und misst dadurch 62x62 mm
- CPU, GPU, RAM und Flash-Speicher bleiben erhalten
- Da die ursprüngliche Stromversorgungsschaltung sowie USB-, Bluetooth- und GameCube-Anschlüsse entfernt wurden, müssen Strom und Daten auf andere Weise bereitgestellt werden
- Wii Power Strip versorgt das Wii-Mainboard über einen Molex-Pico-Lock-Stecker mit Strom
- Es enthält auch Footprints zum Umsetzen einiger Kondensatoren, die beim Wii-Trim üblicherweise entfernt werden
- Periphlex ist ein Flex-PCB, das Bluetooth-, USB- und GameCube-Controller-Datenleitungen sowie GPIOs für Strom, Shutdown und Reset herausführt
- Diese Signale werden über einen 14-poligen FFC-Stecker bereitgestellt
- Damit werden 11 Magnetdrähte durch ein einziges abnehmbares Flachbandkabel ersetzt
- Auf der Rückseite des Mainboards kommen zwei Open-Source-Boards zum Einsatz, die von YveltalGriffin entworfen wurden
Spezielle Short-Stack-PCBs und Ein-/Ausgabe
- Die speziell für Short Stack entwickelten PCBs bestehen aus zwei Platinen: dem Mainboard und dem Frontpanel
- Das Mainboard-PCB übernimmt folgende Funktionen
- Spannungsregler
- USB-zu-MicroSD-Logik
- HDMI-Stecker
- GameCube-Ports
- Mikrocontroller für das Power-Management
- Das Mainboard wird über ein 14-poliges Flachbandkabel über Periphlex mit dem Wii-Mainboard verbunden und leitet über ein Stromkabel die Versorgung an den Power Strip weiter
- Das Frontpanel-PCB enthält Power-, Reset- und Sync-Tasten, die Power-LED und die Disc-Slot-LED
- Es ist mit einem kurzen 8-poligen Flachbandkabel mit dem Mainboard verbunden
- Da der originale Wii-GameCube-Controller-Anschluss in dieser Größe nicht sauber passt, kommen TRRS-Kopfhöreranschlüsse zum Einsatz
- Dieses Verfahren entspricht dem GC Nano, und auch das Dongle-Pinout wurde kompatibel gehalten
Kühlung und Gehäuse
- Das letzte Bauteil im Stapelaufbau ist ein maßgeschneiderter Kühlkörper, der CPU und GPU der Wii ausreichend kühlt und dabei eine geringe Bauhöhe beibehält
- Er ist für die Fertigung aus Aluminium oder Kupfer ausgelegt
- Er enthält Bohrungen passend zu den Montagelöchern des Wii-Mainboards
- Als Lüfter kommt ein Pelonis AGB208N 5V-Blower-Lüfter zum Einsatz
- Größe: 20x20x8 mm
- Luftstrom: 0,84 CFM
- Die Luft wird durch die Kühlrippen und seitlich aus dem Gehäuse geführt
- Das Gehäuse besteht aus maßgeschneiderten 3D-gedruckten Teilen
- Es wird mit vier M2.5-Schrauben und Abstandshaltern befestigt
- Der Rest wird mit selbstschneidenden M1.2-Schrauben montiert
- Schraubenpositionen und Lüfteröffnungen wurden so angeordnet, dass sie möglichst dem originalen Wii-Gehäuse entsprechen und sichtbare Schrauben minimieren
- Per USB kann das Gerät mit einem Computer verbunden werden, um auf die Dateien der SD-Karte zuzugreifen; an der Position des SD-Kartenslots der Original-Wii befindet sich zudem ein Frontzugangspanel
- Das Panel wird magnetisch gehalten, sodass die SD-Karte ohne Öffnen des Gehäuses zugänglich ist
- Die GameCube-Controller-Ports sind wie bei der Original-Wii hinter einem Panel verborgen, wurden aber statt mit Scharnier als Schiebepanel neu umgesetzt
- Die blaue Disc-Slot-Beleuchtung der Wii wird mit einem maßgeschneiderten Acryl-Diffusor von 1,5 mm Dicke und zwei seitlich montierten adressierbaren LEDs auf dem Frontpanel-Board nachgebildet
- Das Gehäuse wurde auf einem Voron 2.4 mit ABS, 0,4-mm-Düse und 0,1-mm-Schichthöhe per FDM gedruckt
- Bei einem gut abgestimmten Drucker sind auch PLA oder PETG möglich
- In dieser Größe ist Maßhaltigkeit entscheidend
- SLA-Druck wäre theoretisch ebenfalls möglich, wurde aber nicht ausprobiert
Fertigungsschwierigkeit und benötigte Teile
- Dieses Projekt ist nichts für Einsteiger
- anspruchsvolles Mainboard-Trimming
- Löten mit feinem Pitch
- PCB-Montage erforderlich
- Zu den wichtigsten benötigten Teilen gehören
- 4-layer Wii motherboard
- nandFlex oder 4Layer Technologies RVL-NAND
- montiertes fujiflex oder ElectronAVE
- montierter Wii Power Strip, zwingend revision 1
- montiertes Periphlex
- Short Stack main board, Dicke 1,2 mm, Schablone empfohlen
- Short Stack front panel, Dicke 0,8 mm, schwarzer Lötstopplack, Schablone empfohlen
- Kühlkörper, gefertigt aus Aluminium oder Kupfer
- Lichtdiffusor, geschnitten aus 1,5 mm starkem Acryl
- Bauteile und Hardware aus der bill of materials
Montageablauf
- Zuerst Mainboard- und Frontpanel-PCB bestücken
- Es wird empfohlen, eine Lötpaste-Schablone und eine Hotplate oder einen Reflow-Ofen zu verwenden
- Bei Verwendung einer Hotplate wird der Kopfhöreranschluss nach dem Reflow der übrigen Bauteile von Hand verlötet
- Zwei 3 x 1 mm große Magnete werden mit CA-Kleber an der Innenseite der Bohrungen im Frontpanel-Board befestigt
- Die Firmware des Mainboards flashen
- Das Wii-Mainboard vorbereiten und trimmen
- NAND verlagern und den Bootvorgang testen
- die kabellose U10-Verlagerung durchführen und erneut den Bootvorgang testen
- zunächst kann ein Magnetdraht an das
SHUTDOWN-Via angeschlossen werden - fujiflex installieren und die Funktion des digitalen A/V-Ausgangs testen
- das Mainboard auf die Trim-Maße zuschneiden
- Power Strip und Periphlex bestücken und installieren
- Die Boards miteinander verbinden und ins Gehäuse einsetzen
- Mainboard und Wii-Mainboard über ein 14-poliges FFC-Kabel mit Periphlex verbinden
- Mainboard und Wii-Mainboard über ein 5-poliges Molex-Pico-Lock-Kabel mit dem Power Strip verbinden
- Frontpanel-Board und Mainboard über ein 8-poliges FFC-Kabel verbinden
- den Lüfter an das Mainboard anschließen
- Wärmeleitpaste auf CPU und GPU auftragen
- Kühlkörper, Mainboard, M2.5 x 3 mm Abstandshalter und Mainboard in dieser Reihenfolge stapeln
- den Stack mit M2.5 x 12 mm Schrauben mit Flachrundkopf am Gehäuseboden befestigen
- Danach Gehäuseoberteil, Frontpanel-PCB, Frontgehäuse, Magnete der SD-Karten-Abdeckung und Seitenpanel in dieser Reihenfolge montieren
Lizenz und Danksagung
- Das Projekt wird unter der Solderpad Hardware License v2.1 permissiv veröffentlicht
- Das Projekt basiert auf der Arbeit und Hilfe der BitBuilt community
- Zu den Danksagungen gehören Wesk, Aurelio, YveltalGriffin, CrazyGadget, Y2K und supertazon
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Die GameCube-Controller-Anschlüsse der ursprünglichen Wii passten nicht sauber in einen Build dieser Größe, daher wurden stattdessen TRRS-Kopfhöreranschlüsse verwendet.
Dabei ist zu beachten, dass beim Einstecken solcher Stecker im eingeschalteten Zustand kurzzeitig Kurzschlüsse zwischen den Kontakten entstehen können, und viele elektronische Geräte sind darauf nicht ausgelegt.
Eine gegen Kurzschlüsse sicherere Lösung wäre wohl ein kleiner magnetischer Pogo-Connector, aber die Kompatibilität mit dem GC Nano sollte unbedingt erhalten bleiben.
Es gibt viele Steckverbinder, bei denen Pins niemals kurzgeschlossen werden, aber etwas Kleines zu finden, das zugleich häufiges Ein- und Ausstecken aushält, ist schwierig. Ich habe für so einen Zweck schon einmal einen USB-B-Anschluss zweckentfremdet; die Wahrscheinlichkeit, das falsche Kabel einzustecken, ist gering, und Löten sowie Beschaffung der Teile waren sehr einfach. Runde Steckverbinder wie M5 oder M6 sind auf Geräteseite ebenfalls ziemlich klein, das Volumen sitzt meist eher auf der Kabelseite.
Wenn man eine kleine Crimpzange verwenden kann, gibt es auch kleinere Optionen mit hoher Steckzyklenzahl, etwa mehrere Tiger Eye-Serien von Samtec.
Ich war kurz verwirrt. Ich dachte, sie hätten wie beim GameCube Mini-CDs verwendet und dieses winzige Laufwerk tatsächlich funktionsfähig gemacht, aber offenbar ist es nur Deko.
Das Problem ist natürlich, dass es kein Medium in diesem Kartenformat gibt, das die nötigen Daten speichern könnte, aber mit etwas Fantasie könnte man eine microSD-Karte darin unterbringen.
Wirklich beeindruckend. In diesem Forenthread gibt es auch ein etwas ausführlicheres Build-Log: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/project-short-...
Wenn einem so etwas gefällt, gibt es auch ein ähnliches Projekt mit der PlayStation 1: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/ps-hanami.6279...
https://www.youtube.com/watch?v=w-2dgSjljn4 Video auf Französisch
Ich frage mich, wie lange es dauert, bis jemand so weit geht, ein vollständig maßgeschneidertes Mainboard zu entwerfen und die zentralen Bauteile darauf zu transplantieren. Bei älteren Systemen wurde das schon gemacht, aber die BGA-Bauteile der Wii dürften ziemlich schwierig sein.
https://www.zxc64.com/vsa100_based/0_62911_strange_god_agp_2...
Leute, die Hardware machen, erstaunen mich jedes Mal. So etwas ist überhaupt nicht trivial und meiner Erfahrung nach deutlich schwieriger als Software.
Erinnert mich an den früheren BenHeck. Damals baute er aus der originalen XBox und der PS1 alle möglichen großartigen maßgefertigten Handheld-Konsolen.
Die Wii war meine Lieblingskonsole. Es gab so viele spaßige Spiele für die ganze Familie, und Wii Sports Resort ist eines der besten Spiele aller Zeiten.
Das erinnert mich an dieses Video, in dem jemand eine Wii in ein Game-Boy-Gehäuse eingebaut hat:
https://www.youtube.com/watch?v=nh1vNDcXZbA
Es ist wirklich cool, dass das Mainboard selbst nach so einem Zuschnitt noch funktioniert.
Ich vermisse die Zeiten, in denen ein Computer ungefähr 12 Watt verbrauchte und praktisch passiv gekühlt wurde. Bei moderneren Systemen scheint so etwas unmöglich zu sein.
Den 1-Zoll-Lüfter auf der Rückseite der Wii zähle ich hier nicht mit, denn er wurde durch einen Kühlkörper ersetzt.
Passive Kühlung verschwand beim Übergang von Heimcomputern der 80er und 90er zum PC, aber moderne Technik hat sie wiederbelebt. Mit dem richtigen Formfaktor und passenden Leistungserwartungen ist das möglich. Moderne Einplatinencomputer sind im Vergleich zu Maschinen aus der Amiga- oder Atari-ST-Ära außerdem absurd schnell.
Im Leerlauf verbraucht er 4 bis 6 Watt, unter Volllast etwa 16 Watt.