한 제작자가 ESP32-S3와 두 장의 기판을 9.5mm 안테나 플러그 안에 넣고, PAL 텔레비전 신호를 만들어 둠을 실행하는 소형 게임 콘솔을 만들었다. Xbox Series X 컨트롤러로 조작하며, 영상과 소리를 RF 신호로 변조해 TV 안테나 단자에 연결하는 방식이다.
처음에는 RCA 플러그에 복합 영상 출력을 넣으려 했지만, 연결부에서 전원을 공급받을 수 없어 배터리가 필요했다. 플러그에 들어갈 만한 리튬이온 배터리는 ESP32-S3 시스템이 BLE를 켠 상태에서 소비하는 약 120mA를 공급하기 어려웠다. 복합 영상 단자로는 소리도 보낼 수 없어 별도 연결이나 작은 스피커가 필요했다. 이에 제작자는 PAL 방송 방식에 맞춰 영상과 소리를 함께 실어 보내는 RF 변조기를 택했다.
영상은 ESP32-S3의 RGB LCD 출력 주변장치를 이용해 PAL 복합 신호를 소프트웨어로 합성하는 방식으로 만들었다. 이 칩에는 빠른 DAC가 없지만, 제작자는 저항 네트워크로 디지털 출력을 아날로그 신호로 바꿨다. 초기에는 4개 저항으로 만든 DAC를 시험했고, 둠을 실행할 수 있는 영상을 얻었지만 색상 표현이 제한적이고 색 왜곡도 보였다. 최종 설계에서는 보정에 활용할 여유 비트를 확보하기 위해 8비트 R-2R DAC를 사용했다.
RF 반송파는 ESP32-S3의 I²S MCLK 출력을 이용해 만들었다. 제작자는 240MHz 시스템 클록을 5로 나눠 48MHz를 얻었으며, 이는 PAL B/G 채널 2의 48.25MHz에 가깝다. 두 트랜지스터로 구성한 믹서는 더 단순한 시험 회로보다 색 재현과 영상 안정성이 나았지만, 변조 깊이가 낮아 화면 대비가 떨어지고 어두워지는 문제가 있었다. 제작자는 SDR과 TinySA로 출력을 측정해 비선형성을 보정했고, 소리는 잡음이 많았으며 필터링을 시도했지만 영상 신호에도 간섭이 생겼다고 설명했다.
입력에는 BLE로 연결되는 Xbox Series X 컨트롤러를 사용했다. ESP32-S3에는 일반 블루투스가 아닌 BLE가 내장돼 있다. 기판은 부피를 줄이기 위해 FPC로 연결한 두 장의 PCB로 구성했다. 조립 과정에서는 연결부의 트레이스가 여러 차례 뜯어지는 문제가 있었고, 제작자는 전원 트레이스 폭을 크게 잡아 구리 면적이 불균형해진 점이 납땜을 어렵게 했다고 돌아봤다.
제작자는 안테나 플러그 내부를 차폐하고도 컨트롤러와 통신할 수 있도록 전선을 활용한 안테나를 시험했다. Wi-Fi 연결은 게임 이미지를 무선으로 내려받는 부트로더에도 쓸 수 있다고 밝혔다. 프로젝트 파일은 GitHub 저장소에서 볼 수 있고, 하드웨어 파일은 KiCanvas에서 살펴볼 수 있다.
PAL 영상 합성에는 ESP32 복합 영상 실험과 CNLohr의 ESP32 영상 실험이 영감을 줬다. 주변장치 관련 자료로는 ESP32-S3 델타 시그마 문서, RGB LCD 출력 문서, PAL 색상 신호 설명을 참고할 수 있다. 그 밖에 RP2040에서 둠 실행하기, YUV 색 공간 설명, 차동 이득과 위상 설명, MC1374P 자료, 소형 스피커 제품 검색, 초소형 기기 설계 관련 영상도 글에 연결돼 있다. 휴대형 게임기 크기의 비교 사례로는 손목시계형 게임보이와 Thumby가 언급됐다.
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