Wii-Laufwerk

Das Wii-Laufwerk ist aus elektronischer Sicht ein direkter Nachfolger des GameCube-Laufwerks. Entwickelt und gefertigt wurde es nicht von Nintendo selbst, sondern von Panasonic/Matsushita im Auftrag nach von Nintendo vorgegebenen Spezifikationen.

Es handelt sich tatsächlich um ein reines DVD-Laufwerk; die Lasereinheit verfügt über keinen CD-Laser. Anders als die Laufwerke der PlayStation 3, XBOX 360 oder auch der Wii U ist das Wii-Laufwerk nicht mit dem Mainboard der Wii gekoppelt bzw. "verheiratet". Laufwerke können daher beliebig mitsamt Laufwerksplatine zwischen verschiedenen Wii-Konsolen (einschl. verschiedener Regionen und Revisionen) getauscht werden. Eine Ausnahme stellt die Wii Mini dar. Deren völlig anders aufgebautes Laufwerk ist mit älteren Laufwerken mechanisch inkompatibel.

Spezifikationen

• Datenträger:
  • MiniDVD (8 cm Durchmesser, nur für GameCube-Spiele): 1,46 GB
  • DVD5: 4,7 GB
  • DVD9: 8,51 GB
• Abwärtskompatibilität:
  • Kann für GameCube-Unterstützung als eines der wenigen Slot-in Laufwerke auch 8 cm MiniDVDs einziehen (gilt nicht für Laufwerke aus Family Edition-Konsolen)
  • Schaltet bei Erkennung eines GameCube-Spiels in einen Kompatibilitätsmodus mit geringerem Bustakt und geringerer Drehzahl
• Geschwindigkeit:
  • Wii-Modus: bis zu 6x, ausschließlich CAV-Modus (konstante Drehzahl von 3400 rpm, woraus die unterschiedliche Lesegeschwindigkeit je nach Position des Lesekopfs bis maximal 6x resultiert)
  • GameCube-Modus: 1.4x bis 2.3x, ausschließlich CAV-Modus (konstante Drehzahl von 2005 rpm, woraus die unterschiedliche Lesegeschwindigkeit von 1.4x bis 2.3x je nach Position des Lesekopfs resultiert)
  • Rohdaten-Modus (nur bis GC2-D3 Chipset, seit ca. Anfang 2009 im Handel): 1.5x CLV-Modus für DVD-Video (variierende Drehzahl für gleichbleibende Lesegeschwindigkeit)
• Puffer: 2 MB SDRAM
• Schnittstelle: DI (Disc Interface)
  • 8 Bit parallel bidirektional + serielles unidirektionales Interface für Audio-Streaming + einige Steuersignale
  • Proprietäre Schnittstelle, welche zuvor auch für das GameCube-Laufwerk verwendet wurde, wenngleich über einen anderen Anschluss und bei niedrigerem Takt
  • Mainboardseitiger DI-Controller ist Teil von Hollywood

Datenträger

Im Grunde genommen handelt es sich um gewöhnliche DVDs. Sowohl die von der Wii verwendeten DVD5 und DVD9 als auch die vom GameCube verwendete MiniDVD entsprechen dem jeweiligen Industriestandard.

BCA

DVDs können in einem BCA (Burst cutting area) genannten Bereich bis zu 188 Bytes an Informationen über den jeweiligen Datenträger speichern. Diese Möglichkeit kann für beliebige Zwecke verwendet werden, z.B. Disc-Seriennummern, DRM-Schlüssel, sonstige Informationen (z.B. Produktionsdatum) etc.

Der BCA-Bereich kann aufgrund seines völlig vom Nutzdatenbereich verschiedenen Aufbaus nicht von DVD-Brennern beschrieben werden. Es handelt sich um einen – sogar mit bloßem Auge erkennbaren – Strichcode, der bei Herstellung einer Disc entweder bereits im Master vorhanden ist oder nachträglich mit einem Hochleistungslaser eingraviert wird.

Die Laufwerke von Wii und GameCube sowie sämtliche PC DVD-Laufwerke prüfen eine eingelegte Disc zunächst auf Vorhandensein eines BCA und werten diesen ggf. aus. Bei originalen Wii- und GameCube-Discs ist der BCA jedoch in nicht-standardkonformer Weise kodiert, was dazu führt, dass PC DVD-Laufwerke die Disc nicht annehmen. Ein Wii- bzw. GameCube-Laufwerk hingegen kann aus diesem nicht-standardkonformen BCA Informationen über die eingelegte Disc auslesen. Insbesondere enthält der BCA Informationen über die Position zusätzlicher, nicht im DVD-Standard vorgesehener Markierungen, welche ebenfalls mit einem Hochleistungslaser eingebrannt werden müssen. Diese Markierungen sind ringförmig um den BCA herum angeordnet. Nur wenn deren Position exakt mit der erwarteten, im BCA beschriebenen Position übereinstimmt, verifiziert das Laufwerk die Disc als ein Original. Daher würde selbst ein besonderer Brenner, der den BCA-Bereich beschreiben kann, nicht weiterhelfen. Selbst die Herstellung gefälschter Spiele im industriellen Maßstab mithilfe spezieller Geräte ist hierdurch deutlich erschwert.

New Super Mario Bros. Wii prüft außerdem als zusätzliche Kopierschutzmaßnahme nach dem Start den BCA noch einmal softwareseitig, um das Abspielen via gebrannter Disc oder USB-Loader zu verhindern. Dies konnte die Homebrew-Community jedoch relativ schnell umgehen.

Revisionen

Frühere Revisionen verfügen über einen softwareseitig aktivierbaren Betriebsmodus, der direkten Zugriff auf die Rohdaten eingelegter Discs erlaubt. Dieser Betriebsmodus sollte ursprünglich dem letztlich nie offiziell realisierten Wii DVD-Videoplayer dienen. Er konnte in der Homebrewszene jedoch auch dazu benutzt werden, über Homebrewprogramme Video-DVDs wiederzugeben oder gebrannte Wii bzw. GameCube Discs zu starten.

In ab ca. Mitte 2009 verbauten Laufwerken wurde dieses Feature vollständig entfernt, sodass in diesen Laufwerken ausschließlich originale Wii- und GameCube-Discs verwendet werden können. DVD-Video-Wiedergabe oder das Abspielen gebrannter GameCube- bzw. Wii-Spiele sind dann nicht mehr möglich, auch nicht mit Modchip.

Sowohl vom Laufwerksboard als auch dem Chipset existieren zahlreiche Revisionen, die jedoch nicht immer miteinander einhergehen. So können auf einer Boardrevision mehrere Revisionen des Chipsets angetroffen werden und andersherum.

Das Wii-Laufwerk wurde über die Jahre deutlich öfter und stärker verändert als das des GameCube.

Mechanismus

Von dem Mechanismus existieren grob 5 Varianten:

• Variante 1
  • Verbaut bis etwa Anfang - Mitte 2007

• Variante 2
  • Entspricht weitgehend Variante 1, hat aber einen zusätzlichen Metallclip über der Disc-Klemme
  • Verbaut ab Anfang 2007 bis etwa 2010

• Variante 3
  • Verbaut in Wiis ab etwa 2010
  • An den veränderten Formfaktor der neuen, kleineren Laufwerksplatinen angepasst

• Variante 4
  • Verbaut in Family Edition-Konsolen
  • In vieler Hinsicht identisch mit Variante 2 und auch mit denselben Laufwerksplatinen kompatibel
  • Modifizierter Einzugsmechanismus, welcher das Einziehen von 8 cm-Discs (und somit auch von GameCube-Spielen) verhindert
  • Kann mit etwas Geschick so modifiziert werden, dass 8 cm-Discs wieder eingezogen werden können

• Variante 5
  • Verbaut in der Wii Mini
  • Vollständig anderer Mechanismus
  • Toploader

Laufwerksplatine

Von der Laufwerksplatine existieren 3 nicht untereinander austauschbare Varianten, und innerhalb dieser Varianten mehrere untereinander austauschbare Revisionen.

• Variante 1
  • Verbaut bis etwa 2010
  • Erfuhr im Laufe der Zeit in verschiedenen Revisionen zahlreiche elektronische Änderungen

• Variante 2
  • Verbaut in Wiis ab etwa 2010 sowie in sämtlichen Family Edition-Konsolen
  • Oft "D4" genannt
  • Stark verkleinert
  • Verkleinerung wurde durch die schon in vorherigen Revisionen geschehene Zusammenfassung von GC2-D1 und GC2-D2 in einen einzelnen Chip (GC2-D3) möglich

• Variante 3
  • Verbaut in der Wii Mini
  • Basiert elektronisch weitgehend auf Variante 2, hat jedoch einen gänzlich veränderten Formfaktor

Lasereinheit

Von der Lasereinheit existieren 3 verschiedene Varianten, welche mechanisch nicht untereinander austauschbar sind:

• RAF-3350
  • Wird in allen Wii-Laufwerken mit großer Laufwerksplatine verwendet, von den ersten Launch-Konsolen bis hin zu den "D3-2" Laufwerken
  • Von diesem Laser existiert auch eine (eigentlich für einige Toyota-Autoradios mit DVD-Funktion gedachte) Variante mit CD-Lesefähigkeiten, welche als Ersatzteil ebenfalls in der Wii verbaut werden kann. Natürlich ist die Wii dadurch noch lange nicht in der Lage, CDs zu lesen, da ihr dafür die nötige restliche Elektronik und auch Softwareunterstützung fehlen. Erkennbar ist diese Variante daran, dass sie über zwei statt einem Potentiometer verfügt und sich auf dem Flexkabel auch zwei statt einer ESD-Schutz-Lötbrücke befinden. Diese Variante erhält man oft, wenn man online einen Ersatzlaser bestellt. Sie wurde so nie von Nintendo selbst verbaut.
• RAF-3355
  • Veränderte Kabelführung des Flexkabels am Laser, um mechanisch kompatibel mit den späteren, kleineren Laufwerksplatinen (oftmals "D4" genannt) zu sein
  • In ab ca. Mitte 2010 gekauften Wii-Konsolen sowie sämtlichen Family Edition-Konsolen zu finden
• RAF-3356
  • U.a. veränderte Schutzabdeckung um die Linse herum (diese ist nun aus schwarzem Kunststoff statt aus Metall)
  • In sämtlichen Wii Mini-Konsolen – und auch nur in diesen – zu finden

Elektronik

Ähnlich dem GameCube-Laufwerk basiert auch das Wii-Laufwerk zunächst hauptsächlich auf 2 von Panasonic entwickelten Chips:

• Panasonic GC2-D1 (die meiste Laufwerkselektronik, z.B. DSP, Decoder etc.)
  • Es existieren 2 Revisionen:
    • GC2-D1
    • GC2-D1A (Die Unterschiede zur vorherigen Revision sind nicht bekannt)
• Panasonic GC2-D2 (Microcontroller mitsamt Firmware)
  • Es handelt sich um einen 16-bit Microcontroller der Panasonic MN10200-Serie
  • Hat manchmal 3 vor dem Einbau abgeschnittene Pins und/oder ist mit Epoxidharz umgossen, vermutlich um den Einbau von Modchips zu erschweren, da dadurch die serielle Schnittstelle des GC2-D2 physisch unzugänglich gemacht wird. Dies hängt nicht strikt von der verbauten Revision ab.
  • Es existieren 5 Revisionen:
    • GC2R-D2A (Abweichendes Benennungsschema, überwiegend in sehr frühen Konsolen, etwa vom Launch, zu finden; Datecode meist Anfang bis Mitte 2006)
    • GC2-DMS (Abweichendes Benennungsschema, überwiegend in sehr frühen Konsolen, etwa vom Launch, zu finden; Datecode meist Mitte bis Ende 2006)
    • GC2-D2B (Datecode meist Ende 2006 bis Anfang 2007)
    • GC2-D2C (Datecode meist Anfang 2007 bis Mitte 2008)
      • Als Besonderheit existieren von dieser Revision mindestens zwei nicht anhand des Aufdrucks unterscheidbare Varianten, die sich vermutlich in ihrer Firmware unterscheiden. Die spätere Variante machte zahlreiche Modchips unbrauchbar. Die spätere Variante ist überwiegend in Laufwerken mit zusätzlichem Metallclip zu finden (Mechanismus Variante 2).
    • GC2-D2E (Datecode meist Mitte 2008 bis Anfang 2009)

Die Modchip-Kompatibilität wurde hauptsächlich durch die verbaute Revision des GC2-D2 bestimmt, teilweise auch durch die genaue Platinenrevision und einige weitere Faktoren (Epoxidharz um den GC2-D2, abgetrennte Pins). Mit dem Aufkommen der Softmod-Möglichkeiten wurde dies weitgehend irrelevant.

Ab ca. Ende 2008 wurden diese beiden Chips in einen einzelnen Chip zusammengefasst, von welchem ebenfalls mehrere Revisionen existieren. Mit Ausnahme früherer (vor ca. Mitte 2009) Exemplare dieses Chips, welche noch mit "GC2-D3" bedruckt waren, hat dieser Chip keinerlei Aufschriften mehr, was die Unterscheidung weiterer Revisionen schwer macht. Frühe Exemplare (überwiegend solche, die noch einen Aufdruck haben) verfügen noch über den Rohdaten-Betriebsmodus. Später wurde dieser entfernt, sodass weder DVD-Video noch gebrannte Spiel-Discs verwendet werden können.

Diese späteren Varianten werden in der Community mangels eines besseren Namen oft "D3-2" genannt. Spätere Exemplare auf verkleinerten Boardrevisionen (ungefähr ab Anfang bis Mitte 2010 oder in sämtlichen Family Edition-Konsolen) werden meist als "D4" bezeichnet. Hierbei handelt es sich jedoch um keine offiziellen Bezeichnungen.

Auf dem Dieshot eines GC2-D3 mit Aufdruck ist zu erkennen, dass die Panasonic-interne Bezeichnung "MN677206" lautet, was sich in das Benennungsschema anderer Panasonic-Chips einfügt und auch der internen Bezeichnung (MN677201) des im GameCube anzutreffenden GC-D1 ähnelt.

Sonstige wichtige Chips:

• 2 MB SDRAM, 512K x 16 Bit x 2 Bänke (verschiedene Hersteller)
• Panasonic AN22023 Front-End-Processor
  • Analog-Frontend zur Lasereinheit
  • Fehlt auf einigen Boards ab 2011, wobei die Funktionalität vermutlich in den Hauptchip (namenloser GC2-D3-Nachfolger) integriert wurde; es gibt jedoch auch spätere Laufwerke mit vorhandenem AN22023
• Panasonic AN41224 bzw. AN41225 PWM-Treiber (Aufschrift: 41224 bzw. 41225)
  • Motortreiber für Slot-in-Motor (außer Wii Mini), Disc-Spindelmotor und Lesekopf-Schlittenmotor
  • Treiber für Focus- und Tracking-Spulen im Lesekopf
  • Laufwerke mit Platine der Variante 1 haben einen AN41224, spätere Laufwerke ("kleine Platine") und die Wii Mini einen AN41225

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  Oberseite der Platine eines Wii-Laufwerks mit GC2-D2E und GC2-D1A. Außerdem zu sehen: AN22023 und AN41224.

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  Unterseite derselben Platine. Zu sehen ist der 2 MB große SDRAM.

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  Oberseite der deutlich kleineren Platine eines Wii Mini-Laufwerks mit GC2-D3 (Revision unbekannt, da Chip zumindest auf der sichtbaren Seite unbeschriftet). Außerdem zu sehen: AN41225.

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  Unterseite derselben Platine. Zu sehen sind der 2 MB große SDRAM sowie der AN22023.

Modchips

Grundlagen und Anfänge

Frühe Modchips erschienen bereits Anfang 2007, beginnend mit dem Wiinja. Sie basierten auf einem kleinen Microcontroller (PIC oder AVR) und kommunizierten mit der seriellen Schnittstelle des GC2-D2 Laufwerkscontrollers.

Über dessen serielle Schnittstelle kann nach dem Senden eines durch Bruteforcing ermittelten Passworts ("matshita dvd-game") Vollzugriff auf den Laufwerkscontroller erlangt werden. Das eröffnet beliebige Möglichkeiten, da auf den internen RAM und ROM voller Schreib- und Lesezugriff besteht. So konnte schließlich auch die Firmware des Laufwerkscontrollers gedumpt und reverse-engineered werden. Auf diese Weise gewann man die notwendigen Erkenntnisse darüber, wie das Laufwerk originale Discs als solche verifiziert und wie man diese Verifikation umgehen kann. All dies geschah bereits wenige Wochen nach Launch der Wii, da sich das Sicherheitskonzept des Wii-Laufwerks kaum von dem des GameCubes unterscheidet. Lediglich das Passwort war ein anderes – auf dem GameCube lautet es "MATSHITA DVD-GAME" (in Großbuchstaben).

Seitens Nintendo bzw. Panasonic wurde dies durch verschiedene Maßnahmen gekontert, die überwiegend darauf zielten, den Zugang zur seriellen Schnittstelle zu erschweren. Dies geschah durch entfernte Testpunkte auf der Laufwerksplatine, abgetrennte Pins am GC2-D2 bis hin zu Epoxidharz um den GC2-D2 herum. Diese frühen Modchips funktionieren nicht mit aktualisierten Varianten des GC2-D2, unabhängig vom Zugang zur seriellen Schnittstelle. Davon abgesehen haben sie oft etliche andere Probleme (Dual Layer/DVD9-Spiele, BCA-Kontrolle, GameCube-Spiele, keine Regionsfreiheit usw).

Es erschienen auch einige Open Source Modchip-Projekte wie etwa der YAOSM (Yet Another Open Source Modchip), welche überwiegend auf denselben Prinzipien wie die frühen kommerziellen Modchips beruhen. Open Source Modchips können von jedem selbst gefertigt werden, der die dafür nötigen Werkzeuge wie etwa einen PIC-Programmer besitzt.

FPGA-basierte Modchips

Spätere Modchips sind deutlich komplexer und basieren in der Regel auf einem FPGA. Der Einbau erfordert deutlich mehr Kabel, da der Modchip nicht mehr ausschließlich mit der seriellen Schnittstelle des GC2-D2 verbunden wird, sondern auch an andere Pins angeschlossen werden muss. Das ist nötig, weil die serielle Schnittstelle bei GC2-D2C und neuer standardmäßig deaktiviert ist und mittels eines Clock Glitch wieder aktiviert werden muss. Um den Einbau für Einsteiger zu erleichtern, erschienen auch Modchips mit der Möglichkeit, sie lötfrei mittels eines Clips oder ähnlichen Methoden mit dem Laufwerk zu verbinden. Das funktioniert aufgrund von Kontaktproblemen oftmals eher schlecht als recht. Eine Besonderheit diesbezüglich ist der DriveKey, der lötfrei direkt in das Flexkabel der DI-Schnittstelle eingehängt wird – eine Seite zum Laufwerk, die andere zum Mainboard.

Die späteren FPGA-basierten Modchips bieten oftmals erweiterte Funktionen, etwa Unterstützung für Spiele mit BCA-Prüfung und detailierte Konfiguration mittels Software. Problemfälle wie Dual Layer-Spiele funktionieren in der Regel einwandfrei. Die meisten dieser Modchips unterstützen außerdem Laufwerke bis zum GC2-D2E Chipset, einige auch noch frühe Varianten des GC2-D3 Chipsets.

Laufwerksemulatoren

Mit dem Erscheinen neuer Varianten des GC2-D3 Chipsets, welche die Erkennung nichtoriginaler Discs vollständig unmöglich machen, sowie durch die neu gewachsene Konkurrenz aus der Homebrewszene, wurden klassische Modchips auf der Wii weitgehend irrelevant. Stattdessen setzten Modchip-Entwickler nun verstärkt auf ODE (Optical Drive Emulation), wobei es hierbei verschiedene Varianten gab. Der Sundriver ersetzte z.B. das gesamte Laufwerk mit einer internen Festplatte. Spiele konnten via USB auf die Konsole kopiert werden. Doch mit dem Aufkommen immer besser funktionierender USB-Loader in der Homebrewszene wurde auch dies schnell irrelevant.

Aus dieser letzten Ära besonders bekannt ist die WODE Jukebox, welche auch den Ständer der Wii ersetzte, um am eigenen Ständer ein Display, ein paar Tasten, einen USB-Anschluss und einen SD-Kartenslot unterzubringen. Der Wii-interne Part der WODE Jukebox wurde ähnlich dem oben genannten DriveKey lötfrei in das Flexkabel der DI-Schnittstelle eingehängt. Ein zusätzliches Flexkabel wurde unten aus dem Gehäuse der Wii herausgeführt, um mit dem Ständer verbunden zu werden. Für einige Zeit hatte diese letzte Generation an Modchips noch das Alleinstellungsmerkmal, GameCube-Spiele von SD-Karte bzw. einem USB-Laufwerk laden zu können. Mit dem Erscheinen von DIOS MIOS und später Nintendont wurde dies jedoch ebenfalls irrelevant.

Bekannte Defekte

• Defekter Einzugsmechanismus
  • Oftmals aufgrund eines gebrochenen Zahnrädchens oder eines ausgeleierten/gealterten Riemens
• Laufwerk liest keine Discs mehr
  • Meistens wegen Dreck auf oder sogar in dem Laser bzw. Lesekopf
  • Seltener wegen Defekt der Laufwerkselektronik oder des Lesekopfes selbst

Klassischer Weise wird bei Leseproblemen oft empfohlen, die Laser-Ausgangsleistung durch Drehen am Potentiometer am Laser zu erhöhen. Ein tatsächlich zu schwacher Laser ist jedoch selten das Problem; meist umgeht man nur bestehende andere Probleme wie etwa einen intern verschmutzten Laser, wenn man die Leistung aufdreht, da der Laser dann besser z.B. durch Dreck durchleuchten kann und sich die Toleranz gegenüber anderen Problemen erhöht. Das Problem an dieser Methode ist, dass man dadurch die Laserdiode übermäßig verschleißt und diese mittelfristig tatäschlich schwächer wird oder gar ausbrennt. Ein tatsächliches alterbedingtes Schwächeln des Lasers wird vom Laufwerk mittels APC (automatic power control) kompensiert. Tatsächlich stellt das Potentiometer die Sensordiode zur Überwachung der Laserleistung ein, nicht die Laserleistung selbst.

Trivia

• Das Slot-in Wii-Laufwerk ähnelt in vieler Hinsicht – mechanisch wie elektrisch – verschiedenen in dieser Zeit von Panasonic für Toyota hergestellten CD+DVD-Laufwerken, welche für das Bordentertainmentsystem verschiedener Toyota-Wägen gedacht sind. Zum Teil sind Komponenten (wie etwa der Laser RAF-3350) sogar zwischen den Laufwerken untereinander austauschbar.