SAMA5D3X芯片的NandFlash控制器（NFC）操作详解

1、Nandfash不能直接挂在地址总线上，要读写NandFlash必须按一定的步骤发送命令、地址，然后接着是数据的输入/输出等操作，所以现在大部分的SOC芯片都集成了专用与访问NandFlash的控制器（NFC）。

2、一般的SOC芯片的NFC具有命令寄存器、地址寄存器，其中命令寄存器用来存放将要发送到NandFlash的命令，而地址寄存器就是和命令相对应的NandFlash操作地址。但是在SAMA5D3X系列的芯片中，你会发现找不到命令寄存器和地址寄存器。唯一一个和命令寄存器相关的信息如下：

这不是命令寄存器，这是“NFC Address Command”，直接翻译过来就是“NFC 地址命令”

同样地，你也找不到对应的地址寄存器，和地址寄存器有点相近的是：

这也不全是地址寄存器。

问题：如何向通过NFC向NandFlash发送命令和地址？

3、SAMA5D3X中确实没有所谓的命令寄存器和地址寄存器，它是通过向“命令寄存器组”写“数据”来完成向NandFlash发送命令和地址的。在SAMA5D3X系列的datasheet中Memory部分：

如上图中的标记部分就是“命令寄存器组了”，它不是SFR（Special Function Register），因为它的地址范围是0x7000_0000开始的256M。如果向此区域写入一个32bit的数据，则：

1）写入的地址或者操作的地址（范围如上图标记部分）就是操作Flash命令的组合，地址即Flash命令；

2）写入的数据，就是和操作Flash对应的Flash地址，数据即Flash地址；

举个例子，向地址0x701F_E4BC中写入0x00FF_AA55，那么地址“0x701F_E4BC”就是操作NandFlash的命令的组合（具体怎么由命令组成地址，见下文），而数据“0x701F_AA55”就是与命令对应的NandFlash地址。由此可见，如果要从NandFlash中读数据，则将“读Flash的命令”按一定的规则组合成地址，将Flash的地址当做数据写入由“读Flash的命令”组成的地址中。这样NFC就会自动发送读Flash命令，然后发送Flash地址，接着是读取数据等操作。

4、操作Flash的命令如何组成“命令寄存器组”的地址：

其中的

CMD1域就是第一个Flash命令；

CMD2是第二Flash命令；

VCMD2 == 1表明此时操作有两个命令组成，即CMD1和CMD2，VCMD2 == 0表明只需发送CMD1；

ACYCLE是Flash地址周期数，有些Flash需要发送4个Byte地址周期，而有些需要发送5个Byte的地址周期；

CSID是片选信号，给出了在本次命令中，NCS[0~3]中哪个片选有效；

DATAEN == 1，表明命令之后有数据传输（或写，或读），DATAEN == 0，表明只是设置命令；

NFCWR==1，表明是向Flash写数据，而NFCER==0表明是从Flash读数据。

由此可见，将要操作的命令按上述规则组成“命令寄存器组”的地址，然后向此地址写入一个32bit的“Flash地址”，即可让NFC自动发送命令，并完成数据的读出或者写入。

5、如果Flash地址由5个周期的Byte组成，而按写“Flash地址”到“命令寄存器组”的方式，最多只能写32bit，即4Byte的地址。此时如何解决？

若有5个地址周期，则NFC中有一个专用的SFR，NFC Address cycle zero Register，如下图：

所以，在5个Byte的地址周期情况下，应该将5个Byte的地址周期分成两部分，一个是最前面的一个Byte，写入“NFC Address cycle zero Register”中，另外的4个Byte的地址当做数据写入“命令寄存器组”中。

6、在向“命令寄存器组”写入“Flash地址”的数据之后，NFC或自动向NandFlash发送命令和n个地址周期，如果是读写操作，NFC也会自动完成读写。NFC要完成自动读写，必须知道外部NandFlash设备的block size、page size以及其他时序等参数，这时NFC就通过用户先前在SFR中配置的参数进行操作。而也有一个专用的NFC SRAM内存来缓存读入、写出的数据。例如，在读Flash时，在向“命令寄存器组”特定的地址写入“读Flash地址”的数据之后，NFC发出读命令，然后发出n个地址周期，接着是读出数据，并将读到的数据保存到NFC SRAM中。当这一系列动作完成后，用户可以从NFC SRAM中得到从Flash中读出的数据。如果要向Flash写入数据，则在向“命令寄存器组”特定地址写入“Flash地址”数据之前，必须先在NFC SRAM中准备好写入的数据，之后NFC自动会将NFC SRAM中的数据写入Flash。