Bücher | Mikrocontroller

With the availability of free and open source C/C++ compilers today, you might wonder why someone would be interested in assembler language. What is so compelling about the RISC-V Instruction Set Architecture (ISA)? How does RISC-V differ from existing architectures? And most importantly, how do we gain experience with the RISC-V without a major investment? Is there affordable hardware available? The availability of the Espressif ESP32-C3 chip provides a way to get hands-on experience with RISC-V. The open sourced QEMU emulator adds a 64-bit experience in RISC-V under Linux. These are just two ways for the student and enthusiast alike to explore RISC-V in this book. The projects in this book are boiled down to the barest essentials to keep the assembly language concepts clear and simple. In this manner you will have “aha!” moments rather than puzzling about something difficult. The focus in this book is about learning how to write RISC-V assembly language code without getting bogged down. As you work your way through this tutorial, you’ll build up small demonstration programs to be run and tested. Often the result is some simple printed messages to prove a concept. Once you’ve mastered these basic concepts, you will be well equipped to apply assembly language in larger projects.

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Die Programmiersprache „Python“ hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Nicht zuletzt haben verschiedene Einplatinensysteme wie der Raspberry Pi zu deren Bekanntheitsgrad beigetragen. Aber auch in anderen Gebieten, wie der Künstlichen Intelligenz oder dem Machine Learning, hat Python weite Verbreitung gefunden. Es ist daher naheliegend, Python bzw. die Variante „MicroPython“ auch für den Einsatz in SoCs (Systems on Chip) zu verwenden. Leistungsfähige Controller wie der ESP32 der Firma Espressif Systems bieten eine hervorragende Performance sowie Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionalität zu einem günstigen Preis. Mit diesen Eigenschaften wurde die Maker-Szene im Sturm erobert. Im Vergleich zu anderen Controllern weist der ESP32 einen deutlich größeren Flash und SRAM-Speicher, sowie eine wesentlich höhere CPU-Geschwindigkeit auf. Aufgrund dieser Leistungsmerkmale eignet sich der Chip nicht nur für klassische C-Anwendungen, sondern insbesondere auch für die Programmierung mit MicroPython. Das vorliegende Buch führt in die Anwendung der modernen Ein-Chip-Systeme ein. Neben den technischen Hintergründen steht vor allem MicroPython selbst im Vordergrund. Nach der Einführung in die Sprache werden die erlernten Programmierkenntnisse umgehend in die Praxis umgesetzt. Die einzelnen Projekte sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch für Alltagsanwendungen geeignet. Neben dem eigentlichen Lerneffekt steht also auch die Freude am Aufbau kompletter und nützlicher Geräte im Vordergrund. Durch die Verwendung von Laborsteckboards können Schaltungen aller Art mit geringem Aufwand realisiert werden, sodass das Austesten der selbstgebauten Geräte zum lehrreichen Vergnügen wird. Durch die verschiedenen Anwendungen wie Wetterstationen, Digitalvoltmeter, Ultraschall-Entfernungsmesser, RFID-Kartenleser oder Funktionsgeneratoren sind die vorgestellten Projekte auch für Praktika oder Fach- und Studienarbeiten in den Naturwissenschaften bzw. im Natur- und Technikunterricht bestens geeignet.

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Programmierung der Finite-State-Maschine mit 8-Bit-PICs in Assembly und C Andrew Pratt bietet eine detaillierte Einführung in die Programmierung von PIC-Mikrocontrollern sowie einen umfassenden Überblick über den Finite State Machine (FSM)-Programmieransatz. Der größte Teil des Buches verwendet Assembler-Programmierung, aber lassen Sie sich nicht abschrecken. Der FSM gibt einem Programm eine Struktur und erleichtert so das Planen, Schreiben und Ändern. In den letzten beiden Kapiteln wird die Programmierung in C vorgestellt, sodass Sie einen direkten Vergleich zwischen den beiden Techniken anstellen können. Das Buch verweist auf die relevanten Teile des Microchip-Datenblatts, da die Kenntnis davon der beste Weg ist, detaillierte Informationen zu erhalten. Dieses Buch richtet sich an Benutzer von Microsoft Windows und Linux. Um Ihre Kosten auf ein Minimum zu beschränken und die Toolchain zu vereinfachen, werden bestimmte Anwendungen als kostenloser Download bereitgestellt, damit Sie als Programmierer ein serielles FTDI-Kabel verwenden können. Als Assembler kommt der Open Source „gpasm“ zum Einsatz. Die gesamte Programmierung kann in einem Texteditor erfolgen. Es gibt detaillierte Anweisungen zur Durchführung der erforderlichen Installationen unter Windows, Linux Debian und Derivaten wie Ubuntu und Fedora. Für die Programmierung in C wird der XC8-Compiler von Microchip über die Befehlszeile verwendet. Zusätzlich zu den Programmieranwendungen können zwei serielle Lese- und serielle Schreibanwendungen für die Kommunikation mit den PICs von einem Computer aus verwendet werden. Ein Voltmeter-Projekt inklusive praktischer Anleitung zum Aufbau einer Leiterplatte von Grund auf ist enthalten. Die gesamte Theorie wird im Voraus behandelt, einschließlich der Ausführung ganzzahliger Arithmetik in der Assemblierung. Es werden zwei PICs abgedeckt: der PIC12F1822 und der PIC16F1823. Beide können mit einem internen Oszillator mit 32 MHz betrieben werden. Sie müssen kein werkseitig hergestelltes Entwicklungsboard und keinen Programmierer kaufen. Mit relativ kostengünstigen Teilen, darunter ein serielles Kabel, ein Mikrocontroller, einige Widerstände und LEDs, können Sie mit der Erforschung der eingebetteten Programmierung beginnen. Links Aktualisierter Programmierer

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3. erweiterte und überarbeitete Auflage mit AVR Playground und Elektor Uno R4Arduino-Boards haben sich durchweg als sehr praktisch erwiesen. Sie sind einfach einzusetzen und recht preiswert. Dieses (englischsprachige) Buch will Sie nicht nur mit der Arduino-Welt bekannt machen, sondern auch ganz generell zeigen, wie man Mikrocontroller programmiert. Dabei wird die Theorie mit Hilfe eines Arduino-Boards und der Arduino-Programmier-Umgebung in die Praxis umgesetzt.Außerdem wird auch Hardware entwickelt: Ein Vielzweck-Shield, mit dem einige der Experimente der ersten zehn Kapitel durchgeführt werden. Hinzu kommt AVR Playground, ein Mikrocontroller-Entwicklungsboard auf Arduino-Basis für die komfortable Anwendungs-Entwicklung. Nicht zu vergessen Elektor Uno R4, ein Arduino Uno R3 frisch aus der Tuning-Werkstatt.Der Autor ist ein Mikrocontroller-Experte mit langjähriger Berufserfahrung u. a. im Elektor-Labor. Er versorgt den Leser mit dem notwendigen theoretischen Wissen, mit dem man jeden Mikrocontroller programmieren kann. Es geht um Ein- und Ausgänge (analog und digital), Interrupts, Schnittstellen (RS-232, SPI, I²C, 1-wire, SMBus etc.), Timers und vieles andere mehr. Die in diesem Buch präsentierten Programme und Sketches demonstrieren, wie man mit diversen elektronischen Bauteilen wie Tastaturen, Displays (LED, alphanumerische und grafische LCDs), Motoren, Sensoren (Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Sound, Licht und IR), Drehgeber, Piezo-Buzzer, Taster, Relais etc. Dieses Buch ist das erste Mikrocontroller-Buch mit einem garantierten Happy End.Dieses Buch ist für Sie das Richtige, wenn Sie anfangen, sich mit Mikrocontrollern oder Arduino zu befassen (als Hobbyist, Tüftler, Künstler etc.) und Ihre Elektronik-Kenntnisse vertiefen wollen. Auch Studenten technischer Fächer können davon profitieren.Dank Arduino sind die präsentierten Konzepte einfach zu implementieren und leicht zu verstehen. Einige der vorgeschlagenen Projekte sind richtige Originale:• Money Game• Misophone (eine musikalische Gabel)• Car GPS Scrambler• Wetterstation• DCF77-Decoder• Illegaler Zeitsender• IR-Fernbedienungs-Manipulator• Nervender Geräusch-Generator• Italienische Alarmsirene• Übertemperatur-Detektor• PID-Controller• Data-Logger• SVG-Datei-Oszilloskop• 6-Kanal-VoltmeterAlle Projekte und Code-Beispiele wurden sorgsam ausgearbeitet und mit einem Arduino Uno-Board getestet. Sie sollten alle auch mit einem Arduino Mega und jedem anderen kompatiblen Board mit Steckmöglichkeiten für Arduino-Shields funktionieren.Hinweis:Der Autor hat speziell für dieses Buch eine vielseitige Erweiterungsplatine entwickelt, die man direkt auf ein Arduino-Board stecken kann. Mit solch einer Kombination kann man nicht nur die vielen in diesem Buch präsentierten Projekte realisieren, sondern auch neue Wege gehen und eigene Anwendungen ausprobieren. Passend zum Buch gibt es auch einen kompletten Bausatz mit Platine und allen Bauteilen. Mit diesem Bausatz kann man die meisten der beschriebenen Experimente erfolgreich durchführen und vieles mehr.Datenblätter der verwendeten aktiven Bauteile (PDF-Dateien):• ATmega328 (Arduino Uno)• ATmega2560 (Arduino Mega 2560)• BC547 (bipolar transistor, Kapitel 7, 8, 9)• BD139 (bipolar power transistor, Kapitel 10)• BS170 (N-MOS transistor, Kapitel 8)• DCF77 (receiver module, Kapitel 9)• DS18B20 (temperature sensor, Kapitel 10)• DS18S20 (temperature sensor, Kapitel 10)• HP03S (pressure sensor, Kapitel 8)• IRF630 (N-MOS power transistor, Kapitel 7)• IRF9630 (P-MOS power transistor, Kapitel 7)• LMC6464 (quad op-amp, Kapitel 7)• MLX90614 (infrared sensor, Kapitel 10)• SHT11 (humidity sensor, Kapitel 8)• TS922 (dual op-amp, Kapitel 9)• TSOP34836 (infrared receiver, Kapitel 9)• TSOP1736 (infrared receiver, Kapitel 9)• MPX4115 (analogue pressure sensor, Kapitel 11)• MCCOG21605B6W-SPTLYI (I²C LCD, Kapitel 12)• SST25VF016B (SPI EEPROM, Kapitel 13)Über den Autor:Clemens Valens wurde in den Niederlanden geboren, lebt aber seit 1997 in Frankreich. Er ist der Leiter des Elektor-Labors und auch dessen Webmaster. Clemens lebt mit und für Elektronik: Er entwickelt aus reinem Spaß die vielfältigsten Mikrocontrollersysteme, gelegentlich auch für seinen Arbeitgeber ;-) Er ist ausgesprochen vielsprachig: Neben menschlicher Kommunikation ist er quasi „native speaker“ in C, C++, PASCAL, BASIC und diversen Assembler-Dialekten. Clemens verbringt den größten Teil seiner Zeit vor dem Bildschirm, wobei seine Frau, seine zwei Kinder und zwei Katzen immer wieder versuchen, ihn davon abzulenken. Aber nur die Katzen sind dabei richtig erfolgreich ;-) Er hat auch eine eigene Website: www.polyvalens.com.Authentische Reaktion von Hervé M., einer der ersten Leser dieses Buchs:"Als ich bemerkte, dass ich in drei Sätzen aus diesem Buch Dinge verstand, die ich für mich für absolut unzugänglich hielt, hatte ich fast Freudentränen in den Augen."

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Bastler können mit Plattformen wie Arduino oder Raspberry Pi erstaunliche Funktionssysteme zusammenbasteln, aber es ist unerlässlich, dass Ingenieure und Produktdesigner die Grundlagen des eingebetteten Designs verstehen. Es stehen nur sehr wenige Ressourcen zur Verfügung, die die Denkweise, Strategien und Prozesse beschreiben, um eine Idee durch Hardwaredesign und Low-Level-Treiberentwicklung umzusetzen und erfolgreich ein vollständiges eingebettetes System aufzubauen. Viele Ingenieure lernen am Ende auf die harte Tour oder lernen überhaupt nicht. ARM-Prozessoren sind in eingebetteten Systemen im Wesentlichen allgegenwärtig. Designer, die neue Geräte bauen, müssen die Grundlagen dieser Systeme verstehen und in der Lage sein, große, komplizierte Ideen in überschaubare Teile zu zerlegen. Für eine erfolgreiche Produktentwicklung müssen Sie sich durch eine riesige Menge an Dokumentation wühlen, um zu verstehen, wie Sie das erreichen, was Sie brauchen, und dann alles zusammenfügen, um ein robustes System zu schaffen, das zuverlässig funktioniert und über Jahre hinweg gewartet werden kann. Dieses Buch ist eine Fallstudie zum eingebetteten Design, einschließlich einer Diskussion der Hardware, der Prozessorinitialisierung, der Low-Level-Treiberentwicklung und des Anwendungsschnittstellendesigns für ein Produkt. Während wir dies anhand einer spezifischen Anwendung eines Cortex-M3-Entwicklungsboards beschreiben, besteht unsere Mission darin, dem Leser dabei zu helfen, grundlegende Fähigkeiten zu erwerben, die für einen hervorragenden Produktentwickler unerlässlich sind. Das fertige Entwicklungsboard steht zur Verfügung, um die Wirkung dieses Buches zu maximieren, und die von Ihnen erstellte Arbeitsplattform kann dann als Grundlage für die weitere Entwicklung und das Lernen verwendet werden. Im Programm „Embedded in Embedded“ geht es darum, grundlegende Fähigkeiten zu vermitteln, um Ingenieuren dabei zu helfen, eine solide Wissensgrundlage aufzubauen, die in jeder Designumgebung angewendet werden kann. Mit fast 20 Jahren Branchenerfahrung vermittelt der Autor die entscheidende Kompetenzentwicklung, die von Unternehmen gefordert wird und für erfolgreiches Design unerlässlich ist. In diesem Buch geht es sowohl um den Aufbau eines guten Designprozesses, kritisches Denken und sogar soziale Überlegungen, die für Entwickler wichtig sind, als auch um das technische Hardware- und Firmware-Design. Software-Downloads EiE-Softwarearchiv (200 MB) IAR ARM 8.10.1 (empfohlene IDE-Version) (1,2 GB) IAR ARM 7.20.1 (optionale IDE-Version zur Verwendung) (600 MB)

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Der MSP430 ist eine beliebte Familie von Mikrocontrollern von Texas Instruments. In diesem Buch werden wir mit dem kleinsten Typ arbeiten, dem leistungsstarken MSP430G2553. Wir werden uns die Fähigkeiten dieses Mikrocontrollers im Detail ansehen, da er sich gut für selbstgebaute Projekte eignet, da er in einem P-DIP20-Gehäuse erhältlich ist. Wir werden uns den Mikrocontroller genauer ansehen und dann Schritt für Schritt einige interessante Anwendungen bauen, darunter eine blinkende "Hello World"-LED und eine nette Uhrenanwendung, die den Wochentag anhand des Datums berechnen kann. Außerdem werden Sie lernen, wie man Code für den MSP-Mikrocontroller in Assembler erstellt. Darüber hinaus werden wir mit der MSP-Arduino IDE arbeiten, die es recht einfach macht, schnelle Anwendungen zu erstellen, ohne dass man spezielle Kenntnisse über Mikrocontroller benötigt. Der gesamte im Buch verwendete Code steht auf der Elektor-Website zum Download bereit.

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Weshalb nicht damit beginnen, Mikrocontroller-Module selbst zu entwickeln, zumindest aber sich in Gedanken mit solchen Aufgaben zu beschäftigen? Wie Mikrocontroller-Module aufgebaut sind und wozu sie verwendet werden, soll in 'Mikrocontroller-Module – Grundlagen und Selbstbau' dargestellt werden. Das vorliegende Buch beleuchtet Mikrocontroller-Module, die vor allem zum Experimentieren, zum Lernen und zum Einarbeiten in die Entwicklung und Programmierung von Embedded Systems gedacht sind. Die Entwurfsgrundsätze, Lösungsvorschläge und Projekte, die in diesem Buch beschrieben werden, sind aus zwei Ideen hervorgegangen: Erstens können neue Entwicklungen zwischen den weit verbreiteten kostengünstigen Mikrocontroller-Modulen und der industriellen Computer- und Steuerungstechnik ihren Platz finden und zweitens ist es eine Herausforderung an sich, solche Module zu entwickeln und einzusetzen. In den ersten sieben Kapiteln dieses Buches werden die technischen Grundlagen diskutiert und anhand eigener Entwicklungen veranschaulicht. Das achte Kapitel gibt einen Überblick über diesen Modulbaukasten. Alle Fotos aus dem Buch können hier vierfarbig heruntergeladen werden.

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Mikrocontroller haben sich in den letzten Jahren in praktisch allen Bereichen der modernen Technik etabliert. In zunehmendem Maße dringen sie auch in die Gebiete der Künstlichen Intelligenz und der Robotertechnik vor. Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Einführung in die Welt der Controller-Technik mit all ihren Facetten, von der einfachen Steuerung über die Sensor-Technik bis hin zur Datenübertragung in das Internet. Als Basis dafür dient das von Elektor entwickelte AVR-Playground-Board. Das Board kann mit Controllern der ATmega-Familie bestückt werden und ist mit dem bekannten Arduino-System kompatibel, so dass auch die verschiedenen Arduino-Hardware-Erweiterungen verwendet werden können. Für die Programmierung kommt die Sprache „C“ zum Einsatz. Auch hier wird im Buch auf das Arduino-System zurückgegriffen. Die frei verfügbare Arduino-Entwicklungsumgebung erlaubt den leichten Einstieg, ohne dass später Einschränkungen in Kauf genommen werden müssen. Die Hardware-nahe Programmierung steht dabei besonders im Fokus. Nach der Erläuterung von grundlegenden Anwendungen wird auf die anspruchsvolleren Themen wie Interrupts, Timer und Counter, Pulsweitenmodulation und Analog-Digital-Wandlung eingegangen. Praktische Anwendungen können sowohl mit einem Arduino als auch mit dem AVR-Playground-Board durchgeführt werden. Da das AVR-Playground-Board bereits über eine Vielzahl von Peripherie-Einheiten verfügt, sind nur noch wenige externe Bauteile erforderlich. Das Board kann im Elektor-Shop hier bezogen werden.

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Mikrocontroller-Basics mit PIC

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Mit diesem Buch erweitert der Leser seine Mikrocontroller-Kenntnisse auf Grund eigener Erfahrungen und Erfolgserlebnisse und wird dazu noch ganz nebenbei in die Welt des Arduino und seiner Entwicklungsumgebung eingeführt. Am Ende dieses vergnüglichen und fast spielerischen Lehrgangs stellen Begriffe wie I/O, Speicherplatz, Interrupts, Kommunikationsstandards, A/D-Konverter (und vieles mehr) keine Geheimnisse mehr dar und der Leser ist in der Lage, auch andere Mikrocontroller zu programmieren. Mit anderen Worten: ein erstes Mikrocontroller-Buch mit Happy End. Dieses Buch ist für Sie geeignet, wenn Sie Anfänger auf dem Gebiet der Mikrocontroller sind, als Arduino-User bzw. -Enthusiast Ihre Kenntnisse vertiefen möchten, Elektronik studieren oder als Lehrer inspiriert werden möchten. Neues Konzept: Dieses Buch überrascht mit einem völlig neuen Konzept an Schaltungsbeispielen: Mit speziellen Arduino-Anwendungen vertreiben Sie störende Freunde und Familienmitglieder sicher und zuverlässig aus Ihrer Umgebung und machen so Schluss mit lästigen gesellschaftlichen Verpflichtungen, so dass Sie in Zukunft Ihre komplette Freizeit nur noch der Programmierung von Mikrocontrollern widmen können. Originelle Anwendungsbeispiele Geringe Hardware-Kosten Freie und offene Software (Open Source) Alle gezeigten Programme können kostenlos von der Elektor-Website heruntergeladen werden.

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Das drahtlose IoT- und tragbare Sensor-Entwicklungskit von STmicroelectronics „SensorTile.box“ ist eine tragbare Multisensor-Leiterplatte, die in einer Kunststoffbox untergebracht ist und von STMicroelectronics entwickelt wurde. Es ist mit einem leistungsstarken 32-Bit-ARM-Cortex-M4-Prozessor mit DSP und FPU sowie verschiedenen Sensormodulen wie Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Temperatursensor, Feuchtigkeitssensor, Atmosphärendrucksensor, Mikrofon usw. ausgestattet. SensorTile.box ist mit drahtloser IoT- und Bluetooth-Konnektivität sofort einsatzbereit und kann problemlos mit einem iOS- oder Android-kompatiblen Smartphone verwendet werden, unabhängig vom Kenntnisstand der Benutzer. SensorTile.box wird mit einer langlebigen Batterie geliefert und der Benutzer muss lediglich die Batterie an den Stromkreis anschließen, um die Box zu verwenden. Die SensorTile.box kann in drei Modi betrieben werden: Basic-Modus , Expert-Modus und Pro-Modus . Der Basismodus ist die einfachste Art, die Box zu verwenden, da Demo-Apps vorinstalliert sind und der Benutzer lediglich die erforderlichen Apps auswählen und die gemessenen Daten mithilfe einer App namens STE BLE Sensor auf einem Smartphone anzeigen oder grafisch darstellen muss. Im Expertenmodus können Benutzer mithilfe eines grafischen Assistenten, der mit dem STE BLE Sensor bereitgestellt wird, einfache Apps entwickeln. Der Pro-Modus ist der komplexeste Modus, in dem Benutzer Programme entwickeln und in die SensorTile.box hochladen können. Dieses Buch ist eine Einführung in die SensorTile.box und enthält Folgendes: Kurze Spezifikationen der SensorTile.box; Beschreibung zur Installation der STE BLE Sensor-App auf einem iOS- oder Android-kompatiblen Smartphone, das für die Kommunikation mit der Box erforderlich ist. Die Bedienung der SensorTile.box im Basic-Modus wird ausführlich beschrieben, indem alle vorinstallierten Demo-Apps durchgegangen werden und erklärt wird, wie diese Apps über ein Smartphone ausgeführt werden. Eine Einführung in den Expertenmodus mit vielen entwickelten und ausführlich erklärten Beispiel-Apps, die es Benutzern ermöglicht, in diesem Modus ihre eigenen Apps zu entwickeln. Auch hier wird die STE BLE Sensor App auf dem Smartphone genutzt, um mit der SensorTile.box zu kommunizieren und die entwickelten Apps auszuführen. Anschließend wird im Buch ausführlich beschrieben, wie die Sensordaten in die Cloud hochgeladen werden. Dies ist ein wichtiges Thema, da es den Zugriff auf die Sensormessungen von jedem Ort mit Internetverbindung zu jeder Zeit ermöglicht. Abschließend wird der Pro-Modus ausführlich beschrieben, in dem erfahrenere Benutzer die SensorTile.box verwenden können, um ihre eigenen Apps mithilfe der offenen Entwicklungsumgebung STM32 (STM32 ODE) zu entwickeln, zu debuggen und zu testen. Das Kapitel erklärt, wie man die entwickelte Firmware mit verschiedenen Methoden auf die SensorTile.box hochlädt. Zusätzlich wird die Installation und Nutzung des Unicleo-GUI-Pakets anhand der SensorTile.box beschrieben. Mit diesem PC-Softwarepaket können alle Sensormessungen der SensorTile.box in Echtzeit auf dem PC angezeigt oder aufgezeichnet werden.

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