说到任天堂，手柄控制器往往是一个吸引人的讨论话题. 这里也不例外，所以我发现在我们深入研究主体之前，从这个部件开始分析会更好. 这里也不例外，所以我发现在我们深入研究主体之前，从这个部件开始分析会更好.
GamePad (黑色版本).
Wii U 附带一个无线的 '手柄' (之前从来没有过的). 它差不多有传统手柄的两倍大, 但同时它的功能也多了许多. 它的正式名字叫 Display Remote Controller (DRC) 但我们更习惯称它为 GamePad. 在它上面, 我们可以找到一块触控屏, 一组按键, 一个收纳好的触控笔以及许多的传感器. 总得来说, 它是一个有趣的_主机_.
由于它有完整的硬件，你可以认为它本身就是一台独立的计算机. 然而，由于其软件的原因，GamePad 最终看起来像是一个连接到主机的终端，其功能包括:
- 输入设备 将传感器和按键输入信息传输到主机.
- 输出设备 从主机端接收音频和视频流并在内置显示器和扬声器上播放出来.
- 信号处理 无缝编码和解码从控制台传输过来或传输到控制台的数据流.
因为有了上面的功能，除了作为一个手柄，GamePad在营销时还提到了两个功能："第二块屏幕"和"屏幕镜像". 其中一种情况下，控制台可以在不占用电视画面的情况下在 GamePad 上显示独占信息. 另一方面，用户可以在不需要电视的情况下使用主机.
塞尔达传说: 黄昏公主 HD (2016).
GamePad 的显示器充当了一个方便的辅助屏幕来显示地图和背包库存.
超级马里奥制造 (2015).
游戏主要在 GamePad 上游玩，而电视就像一个"投影仪".
然而，在实际情况中，并没有任何标准的做法. 因此，这两种风格的采用完全取决于游戏的编程方式.
架构
现在让我们看看 GamePad 是由什么组成的，这本身就是一项棘手的任务，因为 GamePad 的内部没有任何文档记录. 幸运的是，一个名为"Memahaxx"的黑客组织做出了行动，并对该设备进行了彻底的逆向工程. 不止如此，他们还向公众公布了他们的成果.
GamePad 的内部结构.
设备主要搭载了三个芯片 或者更准确的说, 是三个完全独立的计算机:
首先, 我们有 DRC-WUP 它是一个系统级芯片 (SoC) 藏着另一个协处理器 ARM926EJ-S (与 Wii 上的一样, 它到底还有多少库存?) 搭配有 4 MB 内存 以及一个特殊的 H.264 加速芯片 用于 H.264 串流的解码与编码. 这是也是控制外围设备的主要芯片. 它可以访问屏幕、音频和 NFC 功能.
继续来看 SoC, 你会找到 Broadcom BCM4319, 另一个迷你电脑搭载 ARM Cortex-M3 架构并且提供 802.11 a/b/g/n 连接能力的射频基础硬件 . 值得强调的是，考虑到使用 Cortex-M3，博通对 CPU 的选择的确比任天堂更"现代" (与它的第二代 Thumb) 是为2010年代的嵌入式系统设计的. 公平地说，众所周知，任天堂的选择并不总是基于"削减成本"，而是基于成本和供应. 在任何情况下，BCM4319 都将使用 5GHz 频段提供 Wi-Fi 连接.
最后, UIC-WUP 是另一个任天堂标志的组件，我们可以在其中找到 意法半导体 STM8, 2 KB 和 28 KB 的 EEPROM. STM8 是一种用于小量但重复性高的任务的现代8位微控制器. 也就是说，UIC-WUP 被用于处理剩余的I/O工作.
GamePad 的固件 (或固件们) 存储在一个单独的Flash芯片中. 这提供了通过SPI总线访问的 32 MB 的空间. 奇怪的是，固件代码 并没有加密 (这有助于Memahaxx的工作).
GamePad 主板的其余部分全都是I/O端口和不同寻常的传感器. 因此，我将在本文的"I/O"部分对它们进行介绍.
来聊聊主板
Wii U的主板包括一个名为 DRH 的微型芯片，该芯片依靠 Wi-Fi 协议与 GamePad 进行通信，并依靠 USB 协议与主板的其他部分通信. 这包括GPU, 它将帧缓冲区直接流式传输到 DRH，以便在 GamePad 上显示.
GamePad 与 Wii U 连接的概览图.
DRH 运行实时操作系统 (RTOS)，遵循 µITRON 4.0 规范. 它非常复杂，提供协作多任务处理和任务间通信. 最后，值得注意的是，Wii U 与 GamePad 通过Wi-Fi进行的通信并没有与 Wii U 的互联网功能混合，后者由单独的芯片 (和天线) 处理.
背后的相关功能
除了网络堆栈的定制化实现 (稍后将对此进行解释)，GamePad在背后进行了大量处理.
一旦GamePad启动并运行，该设备就能够通过实时解码来显示 H.264 视频流. 屏幕分辨率为 854x480像素，刷新率为 60 Hz，这并不是全高清的，但它保持了16:9的比例.
奇怪地使用标准
与 Wii Remote 魔改蓝牙协议以避免第三方使用类似相比，GamePad 魔改了两个 Wi-Fi 标准，即 WPS 和 WPA2-PSK，因此它们只能与 Wii U 一起使用.
总之，Wii U 和 GamePad 使用 有 5 GHz 带宽的 802.11n 协议相互通信. 控制台充当接入点 (AP)，GamePad 充当其唯一客户端. 尽管如此，Memahaxx还报告称，游戏机的操作系统实现了同时使用两个 GamePad 的能力，尽管最终没有使用.
将 GamePad 与 Wii U 配对的过程需要用户输入由扑克符号组成的密码。
要首次建立通信信道，必须先对两个设备进行 "配对" (就像Windows笔记本电脑通过选择网络名称并提供密码与Wi-Fi路由器配对一样). 这是使用 Wi-Fi保护设置 (WPS) 协议完成的，然而，这并不像按下 SYNC 按钮并等待两个设备配对那么容易. 该过程还包括用户按照电视上的指示 (由主机输出) 选择 GamePad 上显示的特定扑克符号. 在后台，用户正在输入部分密码，然后 GamePad 在密码末尾添加一个硬编码的 5678，并将其发送到控制台. 如果该过程成功完成，GamePad将接收控制台的 SSID、BSSID 和 PSK 值，以便从现在起自动连接.
从那时起，后续连接依赖于 WPA2-PSK 协议，并且两个设备都使用TCP/IP数据包传输信息.
奇怪的是，GamePad利用 时间戳 来保持音频和视频流的同步. 时间戳是"信标帧"上的一个属性，由 AP 来广播有很多原因, 其中之一是同步范围内设备的内部时钟.