Siv3D で FeliCa リーダーを使う
この記事は Siv3D Advent Calendar 2025 12 日目の記事です。
はじめに
今年の学園祭で展示したゲームで、カードリーダーを使ったユーザ管理・ログイン機構を実装しました。
学生証や Suica カードをリーダーにかざすだけでログインできる仕組みは、体験として想像以上にウケが良かったです。
そこで本記事では、Siv3D でカードリーダーを使って FeliCa の IDm を取得する方法についてまとめます。
環境
今回使用した環境は Windows + Siv3D v0.6.16 です。
また、リーダーには PaSoRi RC-S300 を使いました。[1]
そのため、本記事ではこの環境を想定しています。
実装
読み取りは PC/SC (WinSCard) を叩くことで行いました。
WinSCard (winscard.dll) は Windows に入っているライブラリで、カードリーダーから情報を取得するための最低限の API が提供されています。
今回はこれを用いて CardReaderWin というクラスを作成し、Siv3D で使いやすい形式で実装しました。
コードは非常に長いため、折りたたみの中に載せます。
コード
CardReaderWin.hpp
# pragma once
# include <Siv3D.hpp>
# include <array>
# include <atomic>
# include <mutex>
class CardReaderWin
{
public:
using IDm = std::array<uint8, 8>;
CardReaderWin() = default;
~CardReaderWin() { stopScan(); }
CardReaderWin(const CardReaderWin&) = delete;
CardReaderWin& operator=(const CardReaderWin&) = delete;
void startScan();
void stopScan();
[[nodiscard]]
bool isReady() const;
[[nodiscard]]
bool isOK() const;
[[nodiscard]]
IDm getIDm() const;
private:
static void Read(CardReaderWin* self);
IDm m_idm = {};
AsyncTask<void> m_task;
mutable std::mutex m_mutex;
std::atomic<bool> m_running{ false };
std::atomic<bool> m_ready{ false };
std::atomic<bool> m_ok{ true };
};
CardReaderWin.cpp
# include "CardReaderWin.hpp"
# define NOMINMAX
# include <Windows.h>
# include <winscard.h>
# include <vector>
# include <span>
# pragma comment(lib, "winscard.lib")
void CardReaderWin::startScan()
{
stopScan();
m_ready = false;
m_ok = true;
m_running = true;
m_task = AsyncTask<void>(Read, this);
}
void CardReaderWin::stopScan()
{
if (m_running.exchange(false))
{
if (m_task.isValid())
{
m_task.wait();
}
}
}
bool CardReaderWin::isReady() const
{
return m_ready.load();
}
bool CardReaderWin::isOK() const
{
return m_ok.load();
}
CardReaderWin::IDm CardReaderWin::getIDm() const
{
std::scoped_lock lock{ m_mutex };
return m_idm;
}
// helpers
namespace {
struct PcscContext
{
SCARDCONTEXT ctx{};
~PcscContext()
{
if (ctx)
{
SCardReleaseContext(ctx);
}
}
bool establish()
{
return (SCardEstablishContext(SCARD_SCOPE_USER, nullptr, nullptr, &ctx) == SCARD_S_SUCCESS);
}
};
struct PcscCard
{
SCARDHANDLE handle{};
~PcscCard()
{
if (handle)
{
SCardDisconnect(handle, SCARD_LEAVE_CARD);
}
}
};
Array<String> SplitMultiString(const wchar_t* msz)
{
Array<String> out;
if (not msz)
{
return out;
}
const wchar_t* p = msz;
while (*p)
{
out << Unicode::FromWstring(p); // UTF-16 to UTF-32
p += (wcslen(p) + 1);
}
return out;
}
// PaSoRi / RC-S3xx を優先選択（見つからなければ先頭）
size_t ChooseReaderIndex(const Array<String>& readers)
{
for (size_t i = 0; i < readers.size(); ++i)
{
const auto& r = readers[i];
if (r.includes(U"Sony") || r.includes(U"PaSoRi") || r.includes(U"RC-S3"))
{
return i;
}
}
return 0;
}
bool IsOKSW(const uint8* buf, DWORD len)
{
return (len >= 2 and buf[len - 2] == 0x90 and buf[len - 1] == 0x00);
}
}
void CardReaderWin::Read(CardReaderWin* self)
{
// PC/SC 初期化
PcscContext c;
if (not c.establish())
{
self->m_ok = false;
self->m_running = false;
return;
}
// リーダー列挙
DWORD mszLen = 0;
if (SCardListReadersW(c.ctx, nullptr, nullptr, &mszLen) != SCARD_S_SUCCESS or mszLen <= 2)
{
self->m_ok = false;
self->m_running = false;
return;
}
std::vector<wchar_t> msz(mszLen);
if (SCardListReadersW(c.ctx, nullptr, msz.data(), &mszLen) != SCARD_S_SUCCESS) {
self->m_ok = false;
self->m_running = false;
return;
}
const auto readers = SplitMultiString(msz.data());
if (readers.isEmpty())
{
self->m_ok = false;
self->m_running = false;
return;
}
const std::wstring readerW = readers[ChooseReaderIndex(readers)].toWstr();
// IDm 取れたら終了
SCARD_READERSTATEW st{};
st.szReader = readerW.c_str();
st.dwCurrentState = SCARD_STATE_UNAWARE;
while (self->m_running)
{
// 200ms タイムアウトで監視
if (SCardGetStatusChangeW(c.ctx, 200, &st, 1) != SCARD_S_SUCCESS)
{
continue;
}
const bool present = (st.dwEventState & SCARD_STATE_PRESENT) != 0;
st.dwCurrentState = st.dwEventState;
if (!present)
{
continue;
}
// 接続
PcscCard card;
DWORD proto{};
if (SCardConnectW(c.ctx, readerW.c_str(), SCARD_SHARE_SHARED, SCARD_PROTOCOL_T0 | SCARD_PROTOCOL_T1, &card.handle, &proto) != SCARD_S_SUCCESS)
{
continue;
}
const SCARD_IO_REQUEST* const pci = (proto == SCARD_PROTOCOL_T0) ? SCARD_PCI_T0 : SCARD_PCI_T1;
// IDm 取得
std::array<uint8, 258> rIDm{};
DWORD nIDm = static_cast<DWORD>(rIDm.size());
static constexpr std::array<uint8, 5> CMD_IDM{ 0xFF, 0xCA, 0x00, 0x00, 0x00 };
const bool ok =
(SCardTransmit(card.handle, pci, CMD_IDM.data(), CMD_IDM.size(), nullptr, rIDm.data(), &nIDm) == SCARD_S_SUCCESS)
and IsOKSW(rIDm.data(), nIDm)
and nIDm >= 10;
if (ok) {
IDm got{};
for (size_t i = 0; i < 8; ++i)
{
got[i] = rIDm[i];
}
{
std::scoped_lock lock{ self->m_mutex };
self->m_idm = got;
}
self->m_ready = true;
self->m_ok = true;
break;
}
}
self->m_running = false;
}
また、コードは GitHub 上でも公開しています。
流れは以下のようになっています。
-
SCardEstablishContextで PC/SC を開始 -
SCardListReadersWでリーダー名を列挙 -
SCardGetStatusChangeWで短いタイムアウトでポーリングしつつ、在席を監視 -
SCardConnectWで T=0/T=1 を交渉 -
SCardTransmitにprotoに応じてSCARD_PCI_T0/SCARD_PCI_T1を渡し、APDUFF CA 00 00 00を送信 -
SW1 SW2 == 90 00なら先頭 8 バイトが IDm -
SCardDisconnectで切断
なお、APDU 受信バッファは最大 258 バイト（データ 256 + SW1/SW2 の 2 バイト）を常に確保するようにしています。
これを使った最小限のサンプルコードは以下のようになります。
「カードがかざされたら IDm を取得し、表示する」という簡単な動作です。
# include <Siv3D.hpp> // Siv3D v0.6.16
# include "CardReaderWin.hpp"
String IDmToString(const CardReaderWin::IDm& idm)
{
return U"{:02X} {:02X} {:02X} {:02X} {:02X} {:02X} {:02X} {:02X}"_fmt(idm[0], idm[1], idm[2], idm[3], idm[4], idm[5], idm[6], idm[7]);
}
void Main()
{
CardReaderWin reader;
reader.startScan();
Optional<String> idm;
while (System::Update())
{
ClearPrint();
if (reader.isReady() and not idm)
{
idm = IDmToString(reader.getIDm());
}
Print << U"Status: " << (reader.isOK() ? U"OK" : U"ERROR");
Print << U"IDm: " << idm.value_or(U"waiting...");
}
}
学園祭で展示したゲームでは、取得した IDm を API サーバーに送ってユーザーを引き当て、スコアや履歴をデータベースに記録する構成にしました。
ゲームのログインや、ランキング集計がスムーズでした。
体験面の小さな課題として、Windows ではカード着脱のたびにデバイス接続音が鳴ることがあります。
展示環境では気になるので、「デバイス接続/切断」サウンドをオフにしておくと快適です。
注意点
今回の方法は、FeliCa (NFC-F) の IDm を識別子として扱うことを前提としています。
ところが、マイナンバーカードのような ISO/IEC 14443 系（多くは Type B）のカードは、非選択状態で返す識別子が毎回変わる設計になっています。
そのため、今回の実装の PC/SC の簡易コマンド (FF CA 00 00 00) で取れる値は固定の ID ではないため、使えません。[2]
展示や運用で、きちんと識別したい場合は、FeliCa のみを対象とする・簡易的なフィルタをかけるなど対策が必要そうです。
また、 今回は学園祭というライトな場である・そもそもめちゃくちゃヤバイデータを記録しているわけではなかったため、このような運用で問題はありませんでしたが、IDm は認証の秘密ではない点に注意が必要です。
一般に IDm はカード固有の識別子として扱われますが、読み取りそのものに秘密性はなく、エミュレーション等による偽装の余地があります。
つまり、IDm をそのまま「本人確認」の根拠に使うのは危険なようです。
まとめ
FeliCa の IDm を使ったライトなタッチでログイン体験は、Siv3D + PC/SC だけで簡単に実装することができました。
いくつか注意点に気をつければ、文化祭や学園祭でのゲーム展示などで活用できそうに思えます。
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