PN5180 カードリーダー設定手順

STEP 0 SPI 物理層 — BUSY ハンドシェーク

PN5180 は全コマンドで BUSY ピンによる処理完了通知を行う。

# NFCモード (通常動作) の正しいシーケンス
spi.write(cmd)          → NSS HIGH
# BUSYが HIGH になるまで待つ (処理開始)
wait BUSY HIGH
# BUSYが LOW になるまで待つ (処理完了)
wait BUSY LOW
# 読み出しが必要な場合
spi.read(N)
      

⚠ COMMON BUG

_wait_low() のみでは BUSY の HIGH 遷移を見逃し全 0xFF を返す。必ず HIGH → LOW の両エッジを待つこと。

STEP 1 リセット — 起動確認

RST = LOW (20ms以上)

AUX2/DWL_REQ = LOW (通常NFCモード)

HIGH にすると SFWU Download mode に入る

RST = HIGH

BUSY = LOW になるまで待つ

EEPROM 0x16 bit0=1 (IDLE_IRQ_AFTER_BOOT) → IDLE IRQ 発生 → BUSY LOW

# 起動確認: SYSTEM_CONFIG レジスタ読み出し (期待値 0x00000000)
WRITE [0x04, 0x00]          → READ 4B
# IRQ_STATUS 確認 (bit2=IDLE_IRQ が立っていること)
WRITE [0x04, 0x02]          → READ 4B  # expect bit2=1 (0x00000004)
# IRQ クリア (全ビット)
WRITE [0x00, 0x03, FF FF FF FF]
      

STEP 2 プロトコル設定ロード — LOAD_RF_CONFIG (0x11)

EEPROMからRF設定をレジスタに読み込む。RF ON より前に必ず実行すること。

# LOAD_RF_CONFIG: [0x11, TX_config, RX_config]
# TX=0xFF は変更しない (TX は前回のまま)
      

プロトコル	TX index	RX index	コマンド例
ISO 14443A 106kbps	0x00	0x80	[0x11, 0x00, 0x80]
ISO 14443A 212kbps	0x01	0x81	[0x11, 0x01, 0x81]
ISO 14443A 424kbps	0x02	0x82	[0x11, 0x02, 0x82]
ISO 14443B 106kbps	0x04	0x84	[0x11, 0x04, 0x84]
FeliCa 212kbps	0x08	0x88	[0x11, 0x08, 0x88]
ISO 15693	0x0D	0x8D	[0x11, 0x0D, 0x8D]

NOTE

EEPROMが消去されている場合(全0xFF)は LOAD_RF_CONFIG の効果がない。事前に UPDATE_RF_CONFIG (0x12) でRAMにデフォルト値を書き込んでおく必要がある。

STEP 3 RF フィールド ON — RF_ON (0x16)

# RF_ON: [0x16, rf_on_config]
# rf_on_config bit0: 0=通常(推奨), 1=外部フィールド検出後ON
WRITE [0x16, 0x00]

# RF ON 完了確認: IRQ_STATUS bit9 (TX_RFON_IRQ) を待つ
wait IRQ_STATUS bit9 = 1   # 0x00000200
# IRQ クリア
WRITE [0x00, 0x03, FF FF FF FF]
      

RF ON後、カードが応答できるまで 5ms以上 待つこと (ISO 14443 仕様)。

STEP 4 コマンド送信 — Transceive + SEND_DATA (0x09)

ISO 14443A の REQA → ATQA → Anticollision → SELECT の流れ：

## ① SYSTEM_CONFIG に Transceive コマンドをセット
# WRITE_REGISTER(0x00) で SYSTEM_CONFIG(addr=0x00) の bits[2:0]=3 に設定
WRITE [0x00, 0x00, 03 00 00 00]   # COMMAND=Transceive(0x3)

## ② REQA 送信 (7ビット, parity なし)
# SEND_DATA: [0x09, num_valid_bits_last_byte, data...]
# REQA = 0x26, 7ビット → num_valid_bits=7
WRITE [0x09, 0x07, 26]
# START_SEND は SEND_DATA が自動セット → 送信開始

## ③ 受信完了を IRQ_STATUS で確認
wait IRQ_STATUS bit0 = 1    # RX_IRQ (0x00000001)

## ④ 受信バイト数を RX_STATUS から取得
WRITE [0x04, 0x13]  → READ 4B
# bits[8:0] = RX_NUM_BYTES_RECEIVED

## ⑤ データ受信 — READ_DATA (0x0A)
WRITE [0x0A, NN]    → READ NN bytes
# ATQA = 2バイト (e.g. 0x0400 = MIFARE Classic 1K)

## ⑥ IRQ クリア
WRITE [0x00, 0x03, FF FF FF FF]
      

REQA vs WUPA

0x26 (REQA) = HALTed カードには応答しない。 0x52 (WUPA) = HALT 状態のカードも起こす。どちらも 7ビット送信。

STEP 5 アンチコリジョン → SELECT (ISO 14443A)

## Anticollision Loop — Cascade Level 1
# SEL=0x93, NVB=0x20 (2バイト, フルビット)
WRITE [0x00, 0x00, 03 00 00 00]  # Transceive
WRITE [0x09, 0x00, 93 20]         # SEL CL1 + NVB
wait RX_IRQ → READ_DATA 5B      # UID0~3 + BCC

## SELECT CL1 — UID 確定
WRITE [0x09, 0x00, 93 70 UID0 UID1 UID2 UID3 BCC]
wait RX_IRQ → READ_DATA 1B      # SAK

## SAK bit6=1 → UID complete (single-size UID)
## SAK bit2=1 → ISO 14443-4 対応 (DESFire, MIFARE Plus etc)
## SAK bit2=0 → MIFARE Classic / Ultralight

## UID 4バイト: CL1 のみ
## UID 7バイト: CL1 (CT+UID0~2) → CL2 (UID3~6)
## UID 10バイト: CL1→CL2→CL3
      

REF IRQ_STATUS (reg 0x02) — 主要ビット

bit 0 · mask 0x01

RX_IRQ

受信完了 → READ_DATA 可能

bit 1 · mask 0x02

TX_IRQ

送信完了

bit 2 · mask 0x04

IDLE_IRQ

ブート完了 / IDLE状態移行

bit 9 · mask 0x200

TX_RFON_IRQ

RF ON 完了

bit 16 · mask 0x10000

RX_DATA_INTEGRITY_ERR

CRC/Parity エラー

bit 17 · mask 0x20000

GENERAL_ERROR_IRQ

一般エラー

bit 18 · mask 0x40000

RX_COLLISION_DETECTED

衝突検出 → Anticollision 必要

# IRQ 全クリア (IRQ_SET_CLEAR reg 0x03)
WRITE [0x00, 0x03, FF FF FF FF]
# RX_STATUS (reg 0x13) — 受信バイト数
# bits[8:0] = RX_NUM_BYTES_RECEIVED
val = READ_REGISTER(0x13)
rx_bytes = val & 0x1FF
      

REF コマンドコード早見表

コード	コマンド	送信フォーマット	レスポンス
0x00	WRITE_REGISTER	[0x00, reg, val_LE(4B)]	なし
0x01	WRITE_REGISTER_OR_MASK	[0x01, reg, mask_LE(4B)]	なし
0x02	WRITE_REGISTER_AND_MASK	[0x02, reg, mask_LE(4B)]	なし
0x04	READ_REGISTER	[0x04, reg]	4B (LE)
0x06	WRITE_EEPROM	[0x06, addr, data...]	なし
0x07	READ_EEPROM	[0x07, addr, length]	N bytes
0x09	SEND_DATA	[0x09, valid_bits_last, data...]	なし (RX_IRQ待ち)
0x0A	READ_DATA	[0x0A, length]	N bytes
0x11	LOAD_RF_CONFIG	[0x11, tx_idx, rx_idx]	なし
0x12	UPDATE_RF_CONFIG	[0x12, proto, reg, val(4B), ...]	なし
0x16	RF_ON	[0x16, config]	なし (TX_RFON_IRQ待ち)
0x17	RF_OFF	[0x17, 0x00]	なし

NOTE EEPROM が全0xFF の場合の対処

EEPROMが消去されていても チップは起動できる（0xFF=全ビット1 → IDLE_IRQ_AFTER_BOOT bit0=1 は保たれる）。ただし RF Config が無効なため、以下の順で手動設定が必要。

## 1. UPDATE_RF_CONFIG でデフォルト値を RAM に書き込む
# [0x12, protocol_index, reg_addr, value(4B LE)]
# 例: TX ISO14443A 106 — RF_CONTROL_TX_CLK (0x21)
WRITE [0x12, 0x00, 0x21, E0 C0 00 00]  # val=0x0000C0E0

## 2. LOAD_RF_CONFIG でレジスタを更新
WRITE [0x11, 0x00, 0x80]    # TX=0x00(14443A 106) RX=0x80

## 3. RF ON → カード検出テスト
WRITE [0x16, 0x00]
wait TX_RFON_IRQ ...

## 4. 動作確認後 UPDATE_RF_CONFIG で EEPROM に永続化
# NFC Cockpit の "Update EEPROM" ボタンが最も簡単
      

EEPROM 修復後の重要手順

EEPROM を手動書き込みした場合、 READ_EEPROM 0x16 で 0x01 が読めること確認してから動作テストを行うこと。 0xFF のままでは動作するが RF 設定が不正確なため通信距離が極端に短くなる可能性がある。

カードリーダー 設定・動作手順

カードリーダー設定・動作手順