Short Stack: máy chơi game Nintendo Wii nhỏ nhất thế giới

 (github.com/loopj)
3 điểm bởi GN⁺ 2024-04-19 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Short Stack là một máy Nintendo Wii thu nhỏ vẫn hoạt động được, được tạo từ bo mạch chủ Wii đã cắt gọt và PCB xếp tầng tùy chỉnh, có USB-C cấp nguồn, HDMI, Bluetooth, MicroSD và 4 cổng tay cầm GameCube
  • Kích thước của nó ở tỷ lệ 1:2.38 so với Wii gốc, tương đương một bộ bài thông thường, bằng 7.4% thể tích của Wii gốc và có thể nhét 13.5 máy vào bên trong một Wii gốc
  • Bên trong là cấu trúc stack mô-đun kết hợp bo mạch chủ Wii được tinh gọn xuống 62x62mm, PCB phụ cho nguồn và dữ liệu, bo mạch chính, mặt trước và khối tản nhiệt tùy chỉnh
  • HDMI A/V kỹ thuật số dựa trên GCVideo, còn Periphlex đưa các đường Bluetooth, USB, dữ liệu GameCube cùng GPIO nguồn, tắt máy và reset ra cáp FFC 14 chân, thay thế 11 dây từ tính
  • Quá trình chế tạo đòi hỏi cắt gọt bo mạch chủ khó, hàn bước chân rất nhỏ và lắp ráp PCB, nên không phải dự án cho người mới bắt đầu

Tính năng và kích thước

  • Short Stack là một máy Nintendo Wii cỡ nhỏ dùng bo mạch chủ Wii đã cắt gọt và PCB xếp tầng tùy chỉnh
  • Các tính năng gồm có
    • Nguồn USB-C
    • Âm thanh và hình ảnh số HDMI không mất dữ liệu dựa trên GCVideo
    • Bluetooth cho Wii Remote và phụ kiện
    • Thẻ MicroSD chứa game và dữ liệu lưu thay cho ổ đĩa và thẻ nhớ
    • 4 cổng tay cầm GameCube
    • Nút nguồn, reset, đồng bộ
    • LED báo nguồn và khe đĩa phát sáng màu xanh của Wii
    • Tắt mềm và bật/tắt nguồn qua Wiimote
  • Kích thước ở tỷ lệ 1:2.38 so với Nintendo Wii gốc
    • Cỡ bằng một bộ bài thông thường
    • Bằng 7.4% thể tích của Wii gốc
    • Tương đương thể tích chứa được 13.5 máy bên trong Wii gốc
  • Dự án cho rằng đây có thể là mẫu Wii thu nhỏ hoạt động được nhỏ nhất từng được ghi nhận, nhưng cũng cho biết hãy báo lại nếu có trường hợp nhỏ hơn

Dư địa để làm nhỏ hơn nữa

  • Phiên bản trim Omega hiện tại vẫn giữ cả bốn lỗ gắn chính, nên rộng hơn khoảng 7mm so với trim Omega cổ điển
  • Wesk đã thu nhỏ bo mạch chủ Wii xuống 52x52mm với final destination trim, hẹp hơn 10mm so với trim hiện tại
  • Ước tính có thể giảm thêm 25~30% thể tích mà không mất tính năng, nhưng sẽ cần bố trí cực kỳ chật và lắp ráp khó hơn nhiều

Cấu trúc xếp tầng và mô-đun bo mạch chủ

  • Đúng như tên gọi, Short Stack là cấu trúc xếp chồng nhiều PCB tùy chỉnh và khối tản nhiệt tùy chỉnh, được thiết kế để ăn khớp theo kiểu nhỏ gọn và mô-đun
  • Bo mạch chủ Wii được cắt gọt chỉ giữ lại các thành phần thiết yếu, còn kích thước 62x62mm
    • CPU, GPU, RAM và bộ nhớ flash vẫn được giữ lại
  • Do mạch nguồn gốc cùng các đầu nối USB, Bluetooth và GameCube đã bị loại bỏ, nguồn và dữ liệu phải được cấp theo cách khác
  • Wii Power Strip cấp nguồn cho bo mạch chủ Wii bằng đầu nối Molex Pico-Lock
    • Nó cũng có các footprint để chuyển một số tụ điện thường bị gỡ bỏ trong quá trình trim Wii sang vị trí mới
  • Periphlex là một flex PCB đưa các đường dữ liệu Bluetooth, USB, tay cầm GameCube cùng GPIO nguồn, tắt máy và reset ra ngoài
    • Các tín hiệu này được cung cấp qua đầu nối FFC 14 chân
    • Nó thay thế 11 dây từ tính bằng một cáp ribbon có thể tháo rời
  • Ở mặt sau bo mạch chủ có 2 bo mạch mã nguồn mở do YveltalGriffin thiết kế
    • fujiflex: cung cấp đầu ra A/V số dựa trên GCVideo
    • nandFlex: di dời chip nhớ NAND của Wii để cho phép trim gọn hơn

PCB riêng của Short Stack và I/O

  • PCB riêng cho Short Stack gồm hai bản là bo mạch chính và mặt trước
  • PCB bo mạch chính đảm nhiệm các chức năng sau
    • Bộ điều áp nguồn
    • Logic USB-to-microSD
    • Đầu nối HDMI
    • Cổng GameCube
    • Vi điều khiển để quản lý nguồn
  • Bo mạch chính kết nối với bo mạch chủ Wii qua cáp ribbon 14 chân đi qua Periphlex, và cấp điện đến Power Strip bằng cáp nguồn
  • PCB mặt trước gồm nút nguồn, reset, đồng bộ, LED nguồn và LED khe đĩa
    • Nó kết nối với bo mạch chính bằng cáp ribbon 8 chân ngắn
  • Đầu nối tay cầm GameCube gốc của Wii không vừa gọn ở kích thước này, nên dùng đầu nối tai nghe TRRS
    • Cách này giống GC Nano và cũng được chỉnh để tương thích pinout của dongle

Tản nhiệt và vỏ máy

  • Thành phần cuối cùng của cấu trúc xếp tầng là khối tản nhiệt tùy chỉnh được thiết kế để làm mát đầy đủ CPU và GPU của Wii trong khi vẫn giữ chiều cao thấp
    • Được thiết kế để gia công bằng nhôm hoặc đồng
    • Có các lỗ tương ứng với lỗ gắn trên bo mạch chủ Wii
  • Quạt dùng loại blower Pelonis AGB208N 5V
    • Kích thước 20x20x8mm
    • Lưu lượng gió 0.84 CFM
    • Đẩy không khí qua các lá tản nhiệt rồi thoát ra cạnh bên của vỏ
  • Vỏ máy được tạo từ các chi tiết in 3D tùy chỉnh
    • Cố định bằng bốn vít và spacer M2.5
    • Phần còn lại được lắp bằng vít tự ren M1.2
    • Vị trí vít và khe thoát gió của quạt được bố trí để giống vỏ Wii gốc nhất có thể, đồng thời giảm số vít lộ ra ngoài
  • Có thể kết nối với máy tính qua USB để truy cập tệp trên thẻ SD, và ở vị trí khe thẻ SD của Wii gốc cũng có một nắp truy cập mặt trước
    • Nắp được giữ bằng nam châm, cho phép truy cập thẻ SD mà không cần mở vỏ
  • Cổng tay cầm GameCube được giấu sau một tấm che như Wii gốc, nhưng được thiết kế lại thành tấm trượt thay vì kiểu bản lề
  • Đèn khe đĩa màu xanh của Wii được tái tạo bằng tấm khuếch tán acrylic cắt theo yêu cầu dày 1.5mm và 2 LED định địa chỉ gắn cạnh trên bo mạch mặt trước
  • Vỏ được in FDM trên Voron 2.4 bằng ABS, đầu phun 0.4mm, chiều cao lớp 0.1mm
    • Nếu máy in được tinh chỉnh tốt thì PLA hoặc PETG cũng có thể dùng
    • Ở kích thước này, độ chính xác kích thước là rất quan trọng
    • Về lý thuyết cũng có thể in SLA, nhưng chưa thử

Độ khó chế tạo và linh kiện cần thiết

  • Dự án này không dành cho người mới bắt đầu
    • Cắt gọt bo mạch chủ khó
    • Hàn bước chân rất nhỏ
    • Cần lắp ráp PCB
  • Các linh kiện chính cần có gồm
    • 4-layer Wii motherboard
    • nandFlex hoặc 4Layer Technologies RVL-NAND
    • fujiflex đã lắp ráp hoặc ElectronAVE
    • Wii Power Strip đã lắp ráp, bắt buộc là revision 1
    • Periphlex đã lắp ráp
    • Short Stack main board, dày 1.2mm, khuyến nghị dùng stencil
    • Short Stack front panel, dày 0.8mm, soldermask màu đen, khuyến nghị dùng stencil
    • Khối tản nhiệt gia công bằng nhôm hoặc đồng
    • Tấm khuếch tán sáng cắt từ acrylic dày 1.5mm
    • Linh kiện và phần cứng trong bill of materials

Quy trình lắp ráp

  • Trước tiên lắp ráp PCB bo mạch chính và mặt trước
    • Khuyến nghị dùng stencil hàn cùng hotplate hoặc lò reflow
    • Nếu dùng hotplate, đầu nối tai nghe sẽ được hàn tay sau khi reflow các linh kiện còn lại
    • Cố định 2 nam châm 3 x 1mm vào bên trong các lỗ trên bo mạch mặt trước bằng keo CA
  • Flash firmware cho bo mạch chính
  • Chuẩn bị và trim bo mạch chủ Wii
    • Di dời NAND và kiểm tra khởi động
    • Thực hiện di dời không dây U10 rồi kiểm tra khởi động lại
    • Có thể nối dây từ tính vào via SHUTDOWN trước
    • Lắp fujiflex và kiểm tra hoạt động đầu ra A/V số
    • Cắt bo mạch chủ theo đúng kích thước trim
  • Lắp ráp và cài đặt Power Strip cùng Periphlex
  • Kết nối các bo mạch với nhau và đặt vào vỏ
    • Kết nối bo mạch chính và bo mạch chủ với Periphlex bằng cáp FFC 14 chân
    • Kết nối bo mạch chính và bo mạch chủ với Power Strip bằng cáp Molex Pico-Lock 5 chân
    • Kết nối bo mạch mặt trước và bo mạch chính bằng cáp FFC 8 chân
    • Kết nối quạt với bo mạch chính
    • Bôi keo tản nhiệt lên CPU và GPU
    • Xếp theo thứ tự khối tản nhiệt, bo mạch chủ, spacer M2.5 x 3mm, rồi bo mạch chính
    • Cố định stack vào đáy vỏ bằng vít đầu long đen M2.5 x 12mm
  • Lắp lần lượt phần trên của vỏ, PCB mặt trước, vỏ trước, nam châm nắp thẻ SD và tấm bên

Giấy phép và lời cảm ơn

  • Dự án được phát hành theo giấy phép mở thoáng Solderpad Hardware License v2.1
  • Dự án dựa trên công sức và sự hỗ trợ của BitBuilt community
  • Những người được cảm ơn gồm Wesk, Aurelio, YveltalGriffin, CrazyGadget, Y2K và supertazon

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2024-04-19
Các ý kiến trên Hacker News

  • Cổng kết nối tay cầm GameCube của Wii nguyên bản không vừa gọn trong một bản dựng kích thước này, nên thay vào đó họ đã dùng cổng tai nghe TRRS
    Điểm cần lưu ý là khi cắm loại cổng này lúc thiết bị đang bật, có thể xảy ra đoản mạch tức thời giữa các tiếp điểm, mà nhiều thiết bị điện tử không được thiết kế để tính đến điều đó

    • Trong một thay đổi thiết kế không kịp đưa vào bản phát hành cuối, họ chỉ bật các đường 5V và 3V3 của tay cầm GameCube khi công tắc ở đầu tip của giắc TRRS được nhấn
      Cách an toàn hơn trước đoản mạch có lẽ là dùng đầu nối pogo nam châm nhỏ, nhưng họ rất muốn giữ tương thích với GC Nano
    • Đây là điểm hay và chắc chắn cần ghi nhớ. Tôi từng thấy nó hỏng thật rồi
      Có nhiều loại đầu nối mà các chân sẽ không bao giờ bị đoản mạch, nhưng tìm được loại nhỏ mà vẫn chịu được việc cắm/rút thường xuyên thì khá khó. Tôi từng miễn cưỡng dùng đầu nối USB B cho mục đích kiểu này; khả năng ai đó cắm nhầm cáp khá thấp, còn việc hàn và tìm linh kiện thì rất dễ. Các đầu nối tròn như M5, M6 cũng có phần đầu nối phía thiết bị khá nhỏ, và phần cồng kềnh thường dồn về phía cáp
      Nếu dùng được kìm bấm nhỏ, cũng có những lựa chọn nhỏ hơn nhưng chịu được nhiều chu kỳ cắm/rút, chẳng hạn nhiều dòng Tiger Eye của Samtec
    • Nếu phích TRRS là một phần của dongle tùy chỉnh, thì có thể loại bỏ rủi ro đoản mạch bằng cách cắm dongle vào giắc trước, rồi sau đó mới cắm tay cầm vào dongle
    • Tôi không dùng GameCube hay Wii nhiều, nhưng chẳng phải ban đầu các máy đó không hỗ trợ cắm nóng tay cầm GC sao?

  • Tôi hơi lú một lúc. Tôi tưởng họ dùng mini CD như GameCube để làm ổ đĩa tí hon kia thật sự hoạt động, nhưng nhìn thì có vẻ nó chỉ để trang trí

    • Hoàn toàn chỉ để thẩm mỹ thôi! Nếu thiếu khe đĩa phát sáng mang tính biểu tượng đó thì sẽ không còn đúng cảm giác nữa
    • Mini CD cũng quá lớn cho kích thước này nhỉ? Nếu là dạng giống thẻ tín dụng thì có lẽ vừa và còn rất ngầu nữa
      Dĩ nhiên vấn đề là không có loại phương tiện nào ở định dạng thẻ đó chứa được dữ liệu cần thiết, nhưng nếu tưởng tượng thêm một chút thì có thể nhét thẻ microSD vào bên trong

  • Thật sự ấn tượng. Trong luồng diễn đàn này còn có nhật ký build chi tiết hơn một chút: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/project-short-...

  • Nếu thích những thứ như vậy, cũng có một dự án tương tự làm với PlayStation 1: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/ps-hanami.6279...

    • Tôi không ngờ họ lại cưa phăng bo mạch chủ gốc thành các mảnh vừa ý, rồi hàn nối lại các kết nối bị cắt. Đây là một mức độ cao hơn hẳn, thật đáng kinh ngạc
    • Tôi tự hỏi liệu làm vậy có thay đổi chiều dài hiệu dụng của các đường mạch đồng và thời gian truyền tín hiệu, rồi gây ra những lỗi tinh vi hay không
    • Cũng có một dự án tương tự với Xbox 360 dạng cầm tay
      https://www.youtube.com/watch?v=w-2dgSjljn4 video tiếng Pháp

  • Tôi tò mò không biết sẽ mất bao lâu để ai đó đi tới mức thiết kế một bo mạch chủ hoàn toàn tùy chỉnh rồi cấy các linh kiện cốt lõi sang. Với các hệ thống cũ hơn thì đã có người làm rồi, nhưng các linh kiện BGA của Wii chắc sẽ khá khó

  • Những người làm phần cứng lần nào cũng khiến tôi kinh ngạc. Những thứ như thế này hoàn toàn không đơn giản, và theo kinh nghiệm của tôi thì khó hơn phần mềm rất nhiều

    • Từ thiết kế đến chế tạo, tất cả trông đều là khối lượng công việc khổng lồ. Có quá nhiều bộ phận chuyển động và biến số, đến mức với tôi nó gần như công nghệ ngoài hành tinh, thật ấn tượng

  • Làm tôi nhớ đến BenHeck ngày xưa. Khi đó anh ấy làm đủ loại máy chơi game cầm tay tùy chỉnh rất ngầu từ Xbox đời đầu và PS1

    • Những thứ lần đầu khiến tôi choáng ngợp là các dự án như mini Atari 2600 của anh ấy, và bản thân trang web cũng có cảm giác rất thú vị

  • Wii là console tôi yêu thích nhất. Có rất nhiều trò vui mà cả gia đình có thể chơi cùng nhau, và Wii Sports Resort là một trong những game hay nhất mọi thời đại

    • Chiếc Wii của tôi gần 20 năm từ ngày ra mắt đến giờ chưa từng rời khỏi vị trí đẹp nhất dưới TV. Dù có Switch và PC chơi game, bọn trẻ giờ lại thích Wii; tuy chỉ chơi balance board và Wii Sports, nhưng nó vẫn được dùng đều đặn

  • Tôi nhớ đến video có người nhét Wii vào dáng Game Boy này
    https://www.youtube.com/watch?v=nh1vNDcXZbA
    Thật tuyệt khi bo mạch chủ bị cắt như vậy mà vẫn chạy được

  • Tôi nhớ những ngày máy tính dùng khoảng 12 watt và về cơ bản được làm mát thụ động. Có vẻ những hệ thống mới hơn không thể làm kiểu này được
    Quạt 1 inch ở phía sau Wii đã được thay bằng tản nhiệt, nên ở đây tôi sẽ không tính riêng nó

    • Hầu hết máy tính bo mạch đơn kiểu Raspberry Pi đều làm mát thụ động. Một số chạy tốt hơn nếu có tản nhiệt, và cũng có tản nhiệt gắn quạt, nhưng với phần lớn mục đích sử dụng thì không bắt buộc
      Làm mát thụ động đã biến mất khi chuyển từ máy tính gia đình thập niên 80–90 sang PC, nhưng công nghệ hiện đại đã đưa nó trở lại. Có thể làm được nếu chọn form factor và kỳ vọng hiệu năng phù hợp. Máy tính bo mạch đơn hiện đại cũng nhanh đến mức khó tin nếu so với các máy thời Amiga hay Atari ST
    • M1/2/3 Mac mini có lẽ cũng hoàn toàn có thể được làm mát đủ tốt bằng tản nhiệt thụ động. MacBook Air đang làm như vậy
    • Thứ bạn cần là Dell Wyse 5070. Nó làm mát thụ động, có 4 nhân 64-bit, tối đa 32GB bộ nhớ, 2 cổng xuất DP và một socket M.2 SATA
      Khi nhàn rỗi dùng 4–6 watt, còn tải tối đa khoảng 16 watt