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视频讲解：【教程12】基于飞腾CPU的设计与调试入门指导教程_哔哩哔哩_bilibiliwww.bilibili.com/video/BV1kD4y1V代理芯海7W9/
一、啥是自主可控国产CPU现在厂家细算起来其实有很多，现在华为、小米也在做自己的CPU，瑞芯微、全志等的SoC现在也是广泛应用但是真正能叫做自主可控的CPU厂商，只有6家那啥是自主可控？首先来不严谨的讲下现在数字芯片是怎么做的设计。
FPGA大家都知道，可代理芯海以通过Verilog或者VHDL等硬件编程语言实现硬件功能比如，我要实现一个SPI控制8个LED灯的功能，可能从市面上找这种功能的芯片是没有的，那么我就可以自己指定控制LED的指令，通过使用FPGA自己编成，解析SPI传下来的指令，控制LED的亮灭。
如果测试验证没有问题，那代理芯海么就可以把FPGA的RTL拿出来，经过处理拿去流片，流片完成给芯片起个名字，比如YKS2D8001，这就成为了市面上能够实现SPI接口控制8个LED的ASIC芯片了同时，咱们FPGA的实现代码，也可以拿出来当成一个IP，以后谁要想使用FPGA来实现这个功能的时候，就可以拿来用而不用再单独购买咱们流片代理芯海完成的ASIC芯片YKS2D8001。
那么，咱们在做复杂功能FPGA的时候，比如xilinx的，咱们会调用xilinx提供的现成的IP，比如它的DDR控制器IP、PCIe IP或者更简单些的串口IP、IIC IP这些IP咱们在程序实现时，是可以直接调用，根据xilinx提供代理芯海的操作手册把这个IP给用起来的，但是这个IP核的实现代码，咱们是看不到的，如果咱们想改IP核内的代码，那肯定是没办法的。
这就是非自主可控自主可控，就是能够掌握IP的所有代码，自己想改就改飞腾就是国内自主可控6家之一也就是可以简单的理解为飞腾芯片内的每行代码，每一个功能实现代理芯海，都是自己实现的这里有人会说，飞腾不是arm64的么，那是arm的呀。
是的，飞腾是arm64的，但是飞腾是购买的arm的指令集授权指令集授权大家可以通俗的认为就是购买了函数名，但是函数实现是自己做的所以即使是arm64，也是自主可控的二、基于飞腾芯片的设计2.1 最小代理芯海系统硬件设计
要想让飞腾CPU加电后跑起来，硬件设计上有几个部分是必须有的时钟、供电、内存、调试串口、QSPI Flash接口、存储下面就针对每个部分详细说一下2.1.1 时钟时钟不用多说，所有的芯片都需要时钟飞腾芯片需求的时钟主要就是两种，1是芯片的主时钟48MHz，2就是芯片的P代理芯海CIe控制器PEU的时钟100MHz。
这个100MHz时钟要求PEU和外设同源，也就是从同一个时钟发生器产生，HSCL电平标准，AC耦合并且设计时，即使PEU不用，PCIe时钟也是要接的
图 CPU总的时钟框图
图 PEU0的时钟
图 PEU1的时钟2.1.2 供电和电源管理飞腾的电源种类并不多，需要0.代理芯海8V（核电）、1.2V（VDDQ）、1.8V（IO）三种其他电源域基本都可以直连或者通过磁珠连接到这三个电源中，这里就参考demo设计就可以了。
这里需要提示的是：1.就近放置在芯片电源管脚下的电容为4.7uF，这里尽量不要修改2.CPU有一个3.3V的电源管脚，这里给供一个3.3V过来即可3.各个电代理芯海的最大电流一定要查手册，设计电源时一定要保证满足。
4.各个电的纹波不能超5%注意，这里说的是整个运行状态下，就是BIOS阶段、OS系统启动和运行阶段，是都不能超的这里特别强调，非常重要！说到电源，就不得不说电源管理借鉴x86的电源管理状态，飞腾CPU也有电源管理的几个状态。
图 飞腾CPU电源状态S0代理芯海就是正常工作的状态，S3就是类似window的睡眠，即待机状态压到内存中，所以要求内存一直带电S4/S5就是类似window的休眠和关机，即待机状态压到硬盘，或者就是直接关机了，这个时候整板都会掉电。
那么有人问了，S4/S5是俩状态呀？一个是休眠系统状态压到硬盘，一个是关机，这俩放一起咋区分呢？其实代理芯海不用区分，系统状态压到硬盘了，就已经是被固定保存了，即使掉电也不会有数据丢失，这里应该没错吧所以对于电源管理来说，S4/S5状态时都是要掉电的。
那么S4、S5的区别，主要在下一次开机时如果去看系统下去执行休眠和关机时的log信息，可以看出，休眠和关机系统处理是不同的，他们会置不同的标志那么在下次开机代理芯海的时候，这个置的标志，就能够告知系统要从哪种状态启动。
到这里，供电和电源管理的几个状态应该就说清了，那么现在实际问题来了，供电我能明白，就是使用电源芯片供电嘛那么这个电源管理，我咋做？那么下面，我们就一个一个的来说首先，我们一个板子肯定是从未加电状态转为加电状态，让CPU跑起来。
那么对应上面的状态，代理芯海那就是S4/S5状态到S0状态，也就是断电关机状态到上电工作状态这个状态的控制，其实就是对CPU各个电源域上电时序的控制所以，做硬件不用想太多，从未加电到加电让CPU跑起来，换句话说就是从S4/S5状态到S0状态的实现，就是你想办法把你给CPU的各个电按下面时序跑完就好了。
在保证电路设计的情况下哈，代理芯海只要你按时序跑完，CPU肯定就启动了，也就到了S0阶段
图 S4/S5到S0开机时序图那么，你能猜到了吧，S0到S4/S5是咋弄，其实也一样，也是跑电时序但是……硬件工程师又问了，板子系统正好好的跑着呢，我咋知道要去跑掉电时序呢？这个问题问的很好去执行掉电时序，总是要收到信号的，那么这个信号在时序图中代理芯海是能够看出来的，就是图中标绿的部分。
PWR_CTR0、PWR_CTR1这两个是CPU芯片上的两个管脚，当我们在OS系统下点了休眠或者关机命令时，系统肯定是要先去保存自己的状态到硬盘，当保存完了，OS会通过PWR_CTR0、PWR_CTR1这两个管脚，发送脉冲出来（应该是4脉冲代表重启，8脉冲代表转S代理芯海3状态，12脉冲代表转S4/S5状态），告诉外边可以去跑掉电时序了。
外边收到这个脉冲后，自己根据掉电时序去跑就可以了
图 S0到S4/S5关机时序图
图 PWR_CTR0、PWR_CTR1两管脚前面提到了PWR_CTR0、PWR_CTR1这两个管脚把脉冲发给外边，那么这个外边是啥呢？这里外边其实就是个控代理芯海制器，单片机也好，CPLD也好，只要能够数脉冲，能够控电时序就好了。
Demo图一般用的都是CPLD
图 demo图一般都是用CPLD做电源管理那么又有人问了，我做笔记本难道还需要上一个CPLD控制电源么，一般笔记本都有EC呀，EC能用么？答案当然是肯定的所以这里又要说明一个事情，电源管理接口不只有上面代理芯海PWR_CTR0、PWR_CTR1这两管脚，也可以通过LPC，也可以通过IIC。
要是外边电源管理控制器使用CPLD或者MCU等，那么建议就接到CPU PWR_CTR0、PWR_CTR1这两管脚，通过数脉冲去判断要执行的状态跳转要是使用EC的话，就要求把EC接到CPU的LPC接口上，通过LPC去通信状代理芯海态跳转。
要是用飞腾的套片X100做电源管理，就要求把CPU的IIC1接到X100的IIC上那么OS系统在发送状态跳转的时候是怎么知道外边接的是什么，要从哪个接口去传输命令呢，这个就是在BIOS生成的时候，有个配置选项，来告诉OS系统我外边接的什么。
表 不同电源管理控制器使用的通讯接口和配置方式
涉及S代理芯海3状态，有个管脚要特别说明一下：GPIO0_A1，这个脚的使用一定要好好看下手册说明当主机从S3恢复到S0状态时，板上的CPLD控制单位会通过信号引脚 K17(信号名 UART_0_CTS_N/GPIO0_A1)向CPU发送主板当前的是否满足S3→S0状态的S3_OK信号。
S3_OK 信号为高电平时代理芯海候，表示可以正常恢复到S0S3_OK信号为低时，通知CPU主板出现异常状态（内存掉电等情况），系统将重新启动，而不是从 S3 恢复如果设计上没有S3的需求，那么这个GPIO0_A1要做拉低处理，不能不管，要不会出错的。
2.1.3 内存飞腾CPU的内存控制器做的还是比较好的，如果设计没有硬伤，走线没有代理芯海太差，不管使用内存条还是DDR颗粒，都会得到一个很好的训练参数支撑系统的运行首先要说的是，飞腾桌面CPU，FT-2000/4是支持DDR3和DDR4的，到D2000芯片是只支持DDR4的。
这些内容在芯片手册中都有说明，这里特别拿出来提醒大家一下芯片是有两个DDR控制器的，我们可以称为两个通道每个控制代理芯海器有4个片选信号，我们可以叫做4rank所以，我们一个CPU最大的设计是这样的：2个通道×4rank。
像下图一样的设计，就可以插4条双rank的内存条
图 双通道×4rank的D2000板卡内存控制器若按照 8bit 划分为一个 slice，一个通道 72bit 可划分为 9 个 slice（第9个，代理芯海即slice[8]为ECC）DQ交换：在进行X8兼容内存的设计时，slice内部的8个DQ可以自由互换。
Slice交换：slice[0:7]可以进行slice之间交换Slice[8]为ECC用途，不能与其它slice交换若用户需要使用ECC的内存条，slice[8]必须与DIMM条上的slice [代理芯海8]进行连接。
若确认无需ECC功能，将slice [8]信号浮空即可这里还有个特别说明的地方，就是DDR控制器有个MEMRESET，这个是输出到DDR上给DDR做复位的前面在供电和电源管理章节里提到过，S3状态是需要将待机状态压到内存的，那么待机时就要求DDR不能掉电，当然更不能被复位。
因为S3状态代理芯海下除了DDR，包括CPU在内的其他无用的电都是需要被关闭的，那么CPU这个MEMRESET一定是个无效的状态所以，如果我们的板卡应用会有S3，也就是睡眠状态的，这个MEMRESET就需要控制一下。
这个就是demo图中的这个电路可以看到，CPU输出的MEM_RST是过了一个MOS的，这个MOS的控制端代理芯海是接到了CPLD上，因为是不是从S0跳转到S3状态，CPLD是可以通过PWR_CTR0、PWR_CTR1这两个脚数脉冲来知道的，那么它也就知道是否需要控制MOS将CPU输出的MEM_RST传递给DDR。
图 demo图中S3状态对于MEMRESET的处理2.1.4 调试串口调试飞腾，要是不把调试串口引代理芯海出来，那基本就等死就完了UART 接口电平为 1.8V CMOS 电平标准，若使用的外设不兼 容 1.8V CMOS 电平，需进行电平转换；默认UART_1为系统调试串口，用于输出系统打印信息，波特率115200bps。
记住，这玩意儿默认就是串口1，不能改你要非得改，要动的代码千千万，还不是你自己能代理芯海改的了的，何必动它呢你就用串口1就行了是用TTL还是RS232，根据硬件需求自己设计就好2.1.5 QSPI接口前面提到好几次CPU的BIOS，那么BIOS存放在哪？CPU启动的时候从哪里读呢？。
都是从QSPI接口QSPI 接口兼容 SPI，且作为启动加载片外固件的唯一接口CPU 启动后，最先通过 代理芯海QSPI 接口的 QSPI_CSN0 片选的 Flash 芯片加载固件，来执行相关指令固件正常执行完成，才能在后面引导OS系统启动。
图 QSPI flash接口电路QSPI Flash有16pin的、8pin的，1.8V的、3.3V的设计时选取根据要自身的需求并且最好选取大家常用的，飞腾兼容适配过的代理芯海型号，同时建议flash最好16MB以上，8MB有的用起来还是小，会有问题。
2.1.6 存储这里存储是个广义的概念，也就是所有能存放OS的都可以叫做存储，SD卡、NVME、SATA、NOR Flash都可以他们作为OS存储的要求很简单，只要能放得下OS，能被固件读写就可一般咱们PC机都是用SATA硬代理芯海盘作为存储介质，飞腾CPU上没有sata接口，如果要用sata硬盘做存储，那就需要通过PCIe外扩sata。
如果不想外扩，那就用NVME SSD如果系统比较小，比如一些实时系统Vxworks啥的，那么把系统生成bin文件，放到启动用QSPI Flash剩余的空间也是可以的，当然放到SD卡里也是可以的代理芯海要求前面也说过了，只要放的下，固件能看到这个存储，能操作它就可以。
2.2 如何让CPU开始工作？2.2.1 上电时序在前面2.1.2供电和电源管理章节讲过，要让CPU从未加电状态到加电后工作状态，就是使CPU从S4/S5状态转到S0状态这个状态跳转其实就是通过外边的电源管理控制器（CPLD或EC或X代理芯海100）跑一下CPU的上电时序。
图 CPU上电时序这里提示一点，手册里给出了上电时序的各个时序之间的延时t值，就是上面图中的t1~t12，那就严格按照手册来做就好了不要去问不这么做会怎么样可能你设计的好，不这么做也能用，但是这个可没法保证每次这么做都可以，手册都给参数了，就按手册做不就好了么。
上电时代理芯海序跑完，CPU就会启动了，它下一步就会去QSPI CS0接口去读数据了，所以你如果不知道自己时序是不是好了，那就可以用示波器去量QSPI CS0是否有读数据的动作，同时测量一下QSPI的时钟，在固件加载前应该是380KHz。
也就是CS0是否有拉低的状态要是有拉低，那就说明CPU在尝试去读外置FLAS代理芯海H了，那么也就说明CPU上电正常了，已经开始工作了2.2.2 固件固件这个名字其实应该不陌生，很多网卡，很多PCIe桥片都要烧EEPROM，那里面的Bin文件我们就叫固件。
这里CPU启动用的程序，我们也叫固件，借鉴X86的叫法，那就叫BIOS只是个名字，不要纠结，在飞腾这里基本都叫固件固件这里的情况代理芯海汇总到下表：表 飞腾CPU固件情况说明固件提供方厂家费用固件形式对应OS联系方式
飞腾飞腾免费Uboot实时系统(Vx+国内实时系统)桌面系统(能用设备树引导的开源linux)联系飞腾FAEUEFI桌面系统(麒麟+开源linux)第三方昆仑收费联系厂商联系厂商http://www.kunluntech代理芯海.com.cn/lxwm
百敖收费http://www.byosoft.com.cn/rhgm/index.jhtml国科银河收费http://hngkyh.com/index.php?c=about&a=detail&id=14
通过上面的表我们可以发现，要是使用免费的，那么就用飞腾提供的固件飞腾固件代理芯海有两种形式，uboot或者UEFIUboot能引导实时系统，比如vx类的，也能引导桌面系统，但是桌面系统只能引导开源linux，换句话说就是只能引导能提供设备树的桌面系统。
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UEFI只能引导桌面系统，比如麒麟、ub代理芯海untu这类的那么有人问了，我想UEFI引导vx不可以么？可以，那么就用第三方收费的，这里只是飞腾的UEFI不支持飞腾免费提供的就是解决大家调试用，比如你板子都来了，总不能等第三方定制的固件到了才能去引导系统去测试板子吧，这会儿你就可以用飞腾提供的固件先进行测试，保证你的测试周期。
同时这里也说明一点代理芯海，飞腾的UEFI不是商用的交付用的固件，只是用于测试的，所以它有很多功能还是可以提升的，但是这里要是有定制功能，就需要自己去改了，飞腾只提供基础版本够你用，要是有定制功能，要么自己改，要么去找第三方固件厂商去购买。
飞腾固件我们拿uboot固件举例，它是由uboot部分和PBF部分组成的其中uboot代理芯海是提供源码的，PBF是闭源的bin文件飞腾提供固件编译环境、编译方法指导等这个可以查看网上的文章：https://blog.csdn.net/yorkworld
dream/article/details/125482429?spm=1001.2014.3001.5501B站视频：
https://ww代理芯海w.bilibili.com/video/BV1h94y197ry/https://www.bilibili.com/video/BV1ce4y197ze/https://www.bilibili.com/video/BV1F
g411Z761/里面将固件编译配置方法讲的很清楚了，我这里就不展开讲了总代理芯海而言之一句话，就是飞腾提供的固件配置环境和操作方法，能让一个没有搞过配置的硬件工程师都能很容易的把CPU的核心数、内存、PCIe等进行配置。
固件编译完是一个bin文件，这个文件我们要通过烧片机写器把它烧到我们QSPI FLASH，这个flash烧好后，放到CPU QSPI CS0接口上，CPU开机后代理芯海就会去读flash里的内容了所以为了调试方便，我们需要两个东西，一个是烧片机写器，一个就是尽量在CPU QSPI CS0接口上接一个调试座。
下面展示的就是烧写器、烧写器转芯片座，和焊接到PCB板上的调试座烧写器产品很多，这里示例的是硕飞的烧写器和它对应的16pin的转接座，当然你要是用8pin的fl代理芯海ash，那就用8pin的转接座（硕飞公司看到可以联系我打钱哈，●ˇ∀ˇ●）。
焊接到PCB上调试座主要就是方便flash的取换，因为调试中固件可能经常要改参数，要是没有这个调试座，flash就要来来回回的拆下来烧写再焊上这样。
硕飞公司各烧写器支持器件列表：https://www.sflytech.co代理芯海m/devlist.asp?model=SP20P/SP20X/SP20F/SP20B2.2.3 系统固件调完，就要到系统了我们后面都是基于飞腾固件来讲的，使用第三方固件的不在我们讨论范围里。
系统的引导我们下面也要分几种不同的情况进行说明表的形式列出：表 不同固件下的系统引导系统采用固件系统说明桌面代理芯海系统Uboot系统只能是在其他地方，将硬盘分好区，在指定位置放好设备树、系统镜像、文件系统后，拔下来放到我们最终的板卡上，使用uboot通过设备引导系统启动。
UEFI可以在最终板卡上，使用类似x86+windows的那种方法，把系统iso放到U盘里，在UEFI下通过U盘来安装系统系统引导时，是采用g代理芯海rub启动系统实时系统Uboot把系统镜像bin文件放到存储器中，使用uboot命令找到bin，引导启动。
2.3 设计资料获取资源类型获取渠道硬件芯片手册，设计demo等联系飞腾FAEPCIe外设、QSPI Flash等硬件兼容外设列表通过飞腾官网→技术支持→硬件服务https://phytium.代理芯海com.cn/class/13
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序号设备名称用途要求1串口线用于连接飞腾CPU调试串口根据硬件设计，要是TTL串口就用TTL串口线，要是RS232电平，就用RS232串口线2PC机用于运行串口调试软件建议有两种，一种就是SecureCRT，另外一种就是纯字符型串口助手，比如sscom。
因为SecureCRT它会解析终代理芯海端命令比如退格、清屏啥的，导致log存的有的时候不全所以要用sscom这类不执行终端命令的串口调试助手把所有的串口信息都存下来3万用表用来测量CPU各个电阻抗，保证没有焊接短路
没啥要求，不是十几二十块钱那种的就行4示波器必要时用来测量QSPI 接口波形必要时用来测量电源纹波没啥要求，有表笔就行要是测代理芯海纹波，可是得有接地弹簧，能靠测3.2 静态测量3.2.1 测量静态阻抗将万用表打到电阻档位，然后分别测量 Vcore、VDDQ、VDDQ、VTT 的静态阻抗。
这里要提示一点，核电阻抗很低，很多都在1Ω、2Ω、3Ω都是正常的，换句话说，只要不是0Ω就行！很多人用二极管档测阻抗，有的表一测核电阻抗就响了代理芯海，不要光看响不响，要看看值3.2.2 测量电压在确保电路没有存在短路的情况下，对电路板进行上电，查看电路板上的核电压、内存电压、IO 口电压、3.3V 电压、5V 电压等是否正确。
这里电压就自己去看手册去对就好了此时要是为了稳妥，可以把纹波也量一量但此时量到的只是静态的电压纹波，固件和系统跑起来，这代理芯海个纹波和此时可能是不一致的3.3 加电前准备前面静态做完，加电前的准备工作基本就没啥了，主要就是不管你是用CPLD还是EC还是X100，加电前一定要把上电时序保证了，至少你编程是照着时序去实现的。
千万不要连上电时序控都没控，着急的就上电其次，就是固件要编好了，烧到了flash中，并且flash已经放代理芯海到了调试座上，也就是CPU可以通过QSPI CS0接口去读flash里的固件了3.4 加电3.4.1 调试串口有打印。
3.4.1.1 能进shell调试串口有打印，并且能进shell，这个真的是要恭喜你，板子调试太顺利了不过这么顺利了，我们也要看看log，尤其是看看ddr训练部分训练的是否顺利因为即代理芯海使我们DDR部分设计如果有问题，要是不是很致命的话，控制器会尝试多次参数训练，最终找到能用的参数。
我们要关心的是训练次数，正常来说我们从log上，参数训练是很短的要是我们看到log上有很多次的参数尝试，那么说明咱们这个ddr还是有些问题下面是训练成功的log截图，如果我们在达到success之前，反代理芯海复出现过很多次红框框出的那种信息，那么说明DDR控制器尝试了很多参数，最终才找到了一个合适。
见过一些板子需要训练大概20s多，可以从log上看到很多很多个红框的信息这种说明DDR设计上不是很好，需要再仔细查一查
图 log中内存训练部分截图进了shell，我们就可以敲命令了uboot飞腾是在公版的上面代理芯海改的，所有命令都是兼容的，我们可以搜uboot命令就可以了环境变量的：Printenv、setenv、saveenv。
寄存器读写：md、mwPCIe外设扫描：pci eUEFI也是兼容公版UEFI的寄存器读写：mmPCIe外设扫描：pci网络：ifconfig、ping这个我们后面也单独出一个文档，代理芯海这里也是简要说明一下。
3.4.1.2不能进shell串口有打印，但是卡半截，不能跑到shell，这里绝大多数都是硬件问题我们要根据打印来判断可能的故障点这个问题点很多，我们后面也是单独出文章来说明这里单独提示一点，串口卡了这时候要用示波器测纹波了。
因为固件已经开始跑了，如果纹波很大，可能会出现卡在很代理芯海多位置，这个就没法判断了，所以固件咋调都过不去，纹波是必须要量的，尤其是核电的，不能超5%3.4.2 串口无打印加电后串口都没有打印，那么我们首先就是要用示波器量下QSPI的时钟和片选。
QSPI 接口作为启动加载片外固件的唯一接口CPU上电后后，通过QSPI接口的QSPI_CSN0片选的Flash芯代理芯海片加载固件，来执行相关指令因此需要查看 QSPI 的时钟信号(QSPI读固件之前时钟以及读完之后固件配置的时钟)，QSPI读固件之前时钟频率应为380KHz左右，网安版的应该是4.6MHz。
表 串口无打印各种可能性分析QSPI时钟和片选故障可能性解决方法无看上电时序，测量系统时钟测量上电时序，保证与代理芯海手册一致测量系统时钟，保证满足芯片要求有Flash是否适配过查飞腾官网适配型号，看是否进行过兼容适配。
Flash电平与CPU电平是否一致，因为有的设计可能采用了3.3V flash，接到CPU上时往了过电平转换芯片了要是真是电压不一致，尽量就是换电平一致的flash芯片再试试了Flash有没有虚焊F代理芯海lash各个脚都测测，都量量的吧。
测量CPU芯片调试串口的管脚处，看看是否有波形，有可能是串口通路上串口芯片或者调试串口线或者串口软件啥的有问题呢这个就让硬件工程师来测吧，这个要不会他也做不了飞腾的板子3.5 系统引导使用uefi去安装引导系统，请看文章：
https://blog.csdn.net/代理芯海yorkworlddream/article/details/124866224使用uboot去制作系统，引导系统，请参考仓库说明：https://gitee.com/phytium_embed
ded/phytium-linux-buildroot附录：文中涉及到的外部文章汇总：内容链接飞腾技术支持代理芯海平台https://serviceplus.phytium.com.cn/飞腾固件编译指导https://
blog.csdn.net/yorkworlddream/article/details/125482429?spm=1001.2014.3001.5501https://www.bilibil代理芯海i.com/video/BV1h
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