Short Stack: 世界最小のNintendo Wiiコンソール
(github.com/loopj)- Short Stackは、切り詰めたWiiメインボードとカスタム積層PCBで作られた機能する小型Nintendo Wiiコンソールで、USB-C電源・HDMI・Bluetooth・MicroSD・GameCubeコントローラーポート4基を備える
- サイズは元のWiiの1:2.38スケールで、一般的なカードデッキに近く、元のWiiの体積の7.4%にあたり、元のWiiの中に13.5台入るレベル
- 内部は62x62mmに整えたWiiメインボード、電源・データ用補助PCB、メインボード、フロントパネル、カスタムヒートシンクをモジュラースタックとして組み合わせる構造
- HDMIデジタルA/VはGCVideoベースで、PeriphlexはBluetooth・USB・GameCubeのデータラインと電源・シャットダウン・リセットGPIOを14ピンFFCで引き出し、11本のマグネットワイヤを置き換える
- 製作には難易度の高いメインボードトリム、細ピッチはんだ付け、PCB組み立てが必要で、初心者向けのプロジェクトではない
機能とサイズ
- Short Stackは、切り詰めたWiiメインボードとカスタム積層PCBを使った小型Nintendo Wiiコンソール
- 提供される機能は以下のとおり
- USB-C電源
- GCVideoベースのHDMIロスレスデジタル音声・映像
- Wiiリモコンとアクセサリー用Bluetooth
- ディスクドライブとメモリーカードの代わりにゲームとセーブデータを格納するMicroSDカード
- GameCubeコントローラーポート4基
- 電源、リセット、同期ボタン
- 電源表示LEDとWiiの青色発光ディスクスロット
- ソフトシャットダウンとWiimoteによる電源オン・オフ
- サイズは元のNintendo Wiiの1:2.38スケール
- 一般的なカードデッキと同じくらいの大きさ
- 元のWiiの体積の7.4%
- 元のWiiの内部に13.5台入る体積
- このプロジェクトは、動作するスケールモデルWiiコンソールとしては最小記録の可能性があるとしているが、より小さい例があれば知らせてほしいとしている
さらに小さくできる余地
- 現在使っているOmegaトリム版は、主要な4つの取り付け穴をすべて維持しているため、クラシックなOmegaトリムより約7mm広い
- Weskはfinal destination trimでWiiメインボードを52x52mmまで縮小しており、これは現在のトリムより10mm狭い
- 機能を失わずに体積をさらに**25〜30%**削減できると見積もっているが、非常に厳しい配置と難しい組み立てが必要
積層構造とメインボードモジュール
- 名前のとおりShort Stackは、複数のカスタムPCBとカスタムヒートシンクを積み上げた構造で、小型かつモジュール式にかみ合うよう設計されている
- Wiiメインボードは必要な要素だけを残すように切り詰められ、62x62mmサイズになっている
- CPU、GPU、RAM、フラッシュメモリは維持される
- 元の電源回路とUSB、Bluetooth、GameCubeコネクタを取り外しているため、電源とデータを別の方法で供給する必要がある
- Wii Power StripはMolex Pico-LockコネクタでWiiメインボードに電源を供給する
- Wiiトリム工程で通常は取り外される一部コンデンサを移設できるフットプリントも含む
- Periphlexは、Bluetooth、USB、GameCubeコントローラーデータラインと電源・シャットダウン・リセットGPIOを引き出すフレックスPCB
- これらの信号は14ピンFFCコネクタで提供される
- 11本のマグネットワイヤを1本の着脱式リボンケーブルに置き換える
- メインボード背面にはYveltalGriffinが設計したオープンソースボード2枚を使用している
Short Stack専用PCBと入出力
- Short Stack専用PCBはメインボードとフロントパネルの2枚
- メインボードPCBは以下の機能を担当する
- 電源レギュレータ
- USB-to-microSDロジック
- HDMIコネクタ
- GameCubeポート
- 電源管理用マイクロコントローラ
- メインボードは14ピンリボンケーブルでPeriphlex経由でWiiメインボードに接続され、電源ケーブルでPower Stripに電力を渡す
- フロントパネルPCBは電源・リセット・同期ボタン、電源LED、ディスクスロットLEDを含む
- 短い8ピンリボンケーブルでメインボードに接続される
- 元のWiiのGameCubeコントローラーコネクタはこのサイズにきれいに収まらないため、TRRSヘッドホンコネクタを使用する
- この方式はGC Nanoと同じで、ドングルのピン配置も互換になるよう合わせている
冷却とケース
- 積層構造の最後の部品は、WiiのCPUとGPUを十分に冷やしつつ低い高さを保つよう設計されたカスタムヒートシンク
- アルミニウムまたは銅で加工するよう設計されている
- Wiiメインボードの取り付け穴に合う穴を含む
- ファンにはPelonis AGB208N 5Vブロワーファンを使用する
- サイズは20x20x8mm
- エアフローは0.84 CFM
- ヒートシンクのフィンを通過した空気をケース側面へ排出する
- ケースはカスタム3Dプリント部品で構成される
- 4本のM2.5ねじとスペーサーで固定される
- 残りはセルフタッピングM1.2ねじで組み立てる
- ねじ位置とファン通気口は元のWiiケースにできるだけ合わせ、見えるねじを減らすよう配置されている
- USBでコンピュータに接続してSDカード内のファイルにアクセスでき、元のWiiのSDカードスロット位置には前面アクセスパネルもある
- パネルは磁石で固定され、ケースを開けずにSDカードへアクセスできる
- GameCubeコントローラーポートは元のWiiのようにパネルの後ろに隠されるが、ヒンジ方式ではなくスライド式パネルとして再設計されている
- Wiiの青いディスクスロット照明は、厚さ1.5mmのカスタムカットアクリル拡散板とフロントパネル基板の側面実装アドレサブルLED 2個で再現している
- ケースはVoron 2.4でABS、0.4mmノズル、0.1mm積層ピッチでFDM出力されている
- 十分に調整されたプリンタであればPLAやPETGも使用可能
- このサイズでは寸法精度が重要
- SLA出力も理論上は可能だが試していない
製作難易度と必要部品
- このプロジェクトは初心者向けではない
- 難易度の高いメインボードトリム
- 細ピッチはんだ付け
- PCB組み立てが必要
- 必要な主な部品は以下のとおり
- 4-layer Wii motherboard
- nandFlex または 4Layer Technologies RVL-NAND
- 組み立て済みのfujiflex または ElectronAVE
- 組み立て済みのWii Power Strip、必ずrevision 1
- 組み立て済みのPeriphlex
- Short Stack main board、厚さ1.2mm、ステンシル推奨
- Short Stack front panel、厚さ0.8mm、黒色ソルダーマスク、ステンシル推奨
- アルミニウムまたは銅で加工したヒートシンク
- 厚さ1.5mmのアクリルで切り出したライト拡散板
- bill of materialsの部品とハードウェア
組み立ての流れ
- メインボードとフロントパネルPCBを先に組み立てる
- ソルダーステンシルとホットプレートまたはリフローオーブンの使用を推奨
- ホットプレートを使う場合、残りの部品をリフローした後でヘッドホンコネクタは手はんだする
- フロントパネル基板の穴の内側に3 x 1mm磁石2個をCA接着剤で固定する
- メインボードファームウェアを書き込む
- Wiiメインボードを準備してトリムする
- NANDを再配置して起動をテストする
- ワイヤレスU10の再配置を行い、再度起動をテストする
- 先に
SHUTDOWNviaへマグネットワイヤを接続できる - fujiflexを取り付け、デジタルA/V出力の動作をテストする
- トリム寸法に合わせてメインボードを切断する
- Power StripとPeriphlexを組み立て・取り付ける
- ボード同士を接続してケースに収める
- メインボードとメインボードを14ピンFFCケーブルでPeriphlexに接続する
- メインボードとメインボードを5ピンMolex Pico-LockケーブルでPower Stripに接続する
- フロントパネル基板とメインボードを8ピンFFCケーブルで接続する
- ファンをメインボードに接続する
- CPUとGPUにサーマルペーストを塗布する
- ヒートシンク、メインボード、M2.5 x 3mmスペーサー、メインボードの順に積み重ねる
- M2.5 x 12mmワッシャーヘッドねじでスタックをケース下部に固定する
- ケース上部、フロントパネルPCB、前面ケース、SDカードカバー用磁石、側面パネルの順に組み立てる
ライセンスと謝辞
- プロジェクトはSolderpad Hardware License v2.1で寛容に公開されている
- プロジェクトはBitBuilt communityの作業と支援に基づいている
- 謝辞の対象にはWesk、Aurelio、YveltalGriffin、CrazyGadget、Y2K、supertazonが含まれる
1件のコメント
Hacker News のコメント
元の Wii の GameCube コントローラ用コネクタは、このサイズのビルドにはきれいに収まらないため、代わりに TRRS ヘッドホンコネクタを使っていた
注意すべき点は、こうしたコネクタを電源が入った状態で挿すと、接点間で瞬間的な短絡が起きることで、多くの電子機器はそれを考慮して設計されていないということ
短絡に対してより安全なのは小型の 磁気式ポゴピンコネクタを使う方法だろうが、GC Nano との互換性をどうしても維持したかった
ピンが絶対に短絡しないコネクタはたくさんあるが、頻繁に抜き差しできて、なおかつ小さいものを見つけるのは難しい。こういう用途に USB B コネクタを無理やり使ったことがあるが、間違ったケーブルを挿す可能性は低く、はんだ付けと部品調達はとても簡単だった。M5、M6 のような丸型コネクタも、機器側のコネクタはかなり小さく、かさばる部分はだいたいケーブル側に寄る
小型の圧着工具を使えるなら、Samtec の各種 Tiger Eye シリーズのように、より小さく、それでいて多数回の嵌合に耐える選択肢もある
一瞬頭が混乱した。GameCube みたいに ミニ CDを使って、あの小さなディスクドライブを実際に動かしているのかと思ったが、どうやら単なる飾りのようだ
もちろん、その形式のカードに必要なデータを入れられる媒体がないのが問題だが、少し想像力を働かせれば microSD カードをその中に入れることもできそう
本当に印象的。こちらのフォーラムスレッドには、もう少し詳しい ビルドログもある: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/project-short-...
こういうものが好きなら、PlayStation 1で作った似たプロジェクトもある: https://bitbuilt.net/forums/index.php?threads/ps-hanami.6279...
https://www.youtube.com/watch?v=w-2dgSjljn4 フランス語の動画
誰かが完全にカスタムの メインボードを設計し、主要部品を移植するところまで行くにはどれくらいかかるのだろう。もっと古いシステムではすでにやっているが、Wii の BGA 部品はかなり難しいはず
https://www.zxc64.com/vsa100_based/0_62911_strange_god_agp_2...
ハードウェアをやる人たちには見るたびに驚かされる。こういうのはまったく些細なことではなく、自分の経験上、ソフトウェアよりはるかに難しい
昔の BenHeckを思い出す。当時彼はオリジナルの Xbox や PS1 で、さまざまな格好いいカスタム携帯型コンソールを作っていた
Wii は自分が一番好きだったコンソール。家族全員で遊べる楽しいゲームが本当にたくさんあり、Wii Sports Resort は史上最高のゲームの一つ
誰かが Wii を Game Boy 風の形に入れていたこの動画を思い出した
https://www.youtube.com/watch?v=nh1vNDcXZbA
メインボードをあんなふうに切り取ってもまだ動作するのが本当に格好いい
コンピュータがだいたい 12 ワットを使い、実質的にパッシブ冷却だった時代が懐かしい。もっと新しいシステムではこういう作業は不可能そうだ
Wii 背面の 1 インチファンはヒートシンクに置き換えられているので、ここでは別に数えない
パッシブ冷却は 80〜90 年代のホームコンピュータから PC へ移行する中で消えたが、現代の技術が再び復活させた。フォームファクタと性能への期待値を適切に選べば可能だ。現代のシングルボードコンピュータは、Amiga や Atari ST 時代の機械と比べるとばかげているほど速くもある
アイドル時は 4〜6 ワット、最大負荷では約 16 ワットほど使う