DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲

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出版者:
作者:刘向宇
出品人:
页数:403
译者:
出版时间:2009-7
价格:55.00元
装帧:
isbn号码:9787121087783
丛书系列:
图书标签:
  • DSP
  • DSP
  • 嵌入式系统
  • 模块设计
  • 综合系统
  • 实例讲解
  • 数字信号处理
  • 硬件设计
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具体描述

《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》针对目前通用流行的DSP嵌入式处理器,通过大量实例精讲的形式,详细介绍了DSP基础模块与综合系统设计的方法及技巧。全书共分3篇20章,第一篇为DSP基础知识篇,简要介绍了DSP 硬件结构、指令系统、CCS开发工具、最小硬件系统设计及调试方法,引导读者技术入门;第二篇为DSP常用模块设计篇,通过11个设计实例,详细介绍了DSP嵌入式各种开发技术和使用技巧,这些实例基础实用、易学易懂;第三篇为DSP综合系统设计篇,通过数据采集、语音通信、多媒体、软件无线电以及数字电话5个工程实例,对DSP常用模块进行了综合应用设计。经过此篇学习,读者设计水平将快速提高,完成从入门到精通的飞跃。

《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》语言通俗,结构合理,实例典型热门,工程实践性强。《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》不但详细介绍了DSP的硬件设计和模块化编程,而且提供了DSP应用程序设计思路,对实例的所有程序代码做了详细注释,利于读者理解和巩固知识点,快速实现举一反三。

《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》配有一张光盘,包含了全书所有实例的硬件原理图和程序源代码,方便读者学习和使用。《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》适合计算机、自动化、电子及通信等相关专业的大学生,以及从事DSP开发的科研人员使用。

好的,这是一本关于数字信号处理(DSP)与嵌入式系统结合的、侧重于实际应用和系统设计的专业书籍简介,该书的内容不包含您提到的《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》。 --- 书籍简介:《嵌入式实时控制与现代传感器接口实践指南》 目标读者与定位 本书旨在为有一定电子工程、计算机科学或自动化专业基础的读者提供一个全面、深入且实用的平台,以掌握现代嵌入式系统在实时控制、数据采集和高级传感器接口处理方面的核心技术。它面向的读者包括:嵌入式系统工程师、实时系统开发人员、机器人技术研究者、物联网(IoT)高级应用开发者,以及希望将理论知识转化为复杂工程实践的高级电子设计学生。 本书的定位是填补理论教材与工程实践之间的鸿沟,侧重于如何使用现有的、主流的嵌入式硬件平台(如ARM Cortex-M系列、高性能RISC-V内核)实现高效、可靠的实时控制算法和复杂的数据融合处理。 核心内容概述 本书结构清晰,从底层硬件驱动、实时操作系统(RTOS)选型到高级算法部署,层层递进,确保读者不仅理解“做什么”,更掌握“如何做”。 第一部分:高性能嵌入式硬件平台与实时内核解析 本部分深入剖析了现代嵌入式处理器架构中对实时性至关重要的组成部分。 1. 现代微控制器(MCU)的流水线与中断机制: 详细阐述了Cortex-M系列处理器的高级特性,特别是嵌套向量中断控制器(NVIC)的配置、优先级分组的确定及其对系统延迟的影响。我们将分析硬实时(Hard Real-time)与软实时(Soft Real-time)任务的调度边界,以及如何通过微调寄存器来最小化抖动(Jitter)。 2. 实时操作系统(RTOS)的深度剖析与选型: 本书不局限于介绍某一特定RTOS的API,而是侧重于内核机制。内容涵盖FreeRTOS、Zephyr等主流系统的任务管理、信号量、消息队列和事件标志组的底层实现原理。重点讨论如何利用RTOS的性能分析工具(如Tracealyzer)进行死锁检测和资源竞争优化。此外,还将探讨裸机(Bare-metal)环境下实现时间触发(Time-Triggered)架构的技术路径。 3. 内存管理与缓存一致性: 针对高性能嵌入式应用中,数据一致性是确保控制准确性的关键。本章将深入讲解内存保护单元(MPU)的配置,以隔离关键控制代码和非关键任务。对于具有片上缓存(Cache)的处理器,我们将解析写透写(Write-Through)与写回(Write-Back)策略,以及如何使用内存屏障(Memory Barriers)确保多核或DMA操作中的数据同步。 第二部分:先进传感器数据的高速采集与预处理 本部分聚焦于如何高效、准确地从高速、多通道的模拟和数字传感器中获取数据,并完成初步的数字滤波。 4. 高速模数转换器(ADC)的同步与触发策略: 详细介绍如何利用微控制器的定时器(Timer)或DMA控制器来驱动多通道ADC进行高速、等间隔采样。内容包括交错采样(Interleaved Sampling)的原理、抗混叠滤波器的设计考量,以及如何实现硬件触发的连续数据流捕获,以满足振动分析或高速运动控制的需求。 5. 串行通信总线的高级应用(SPI/I2C/UART): 超越基础的读写操作,本章探讨了如何利用DMA驱动高速SPI总线进行外部存储器或高速AD/DA芯片的数据传输。针对I2C,侧重于多主站竞争、时序精确控制以及如何处理传感器间的硬件地址冲突问题。 6. 传感器数据预处理与硬件加速: 介绍如何在嵌入式CPU或专用的硬件加速单元(如FPGA或特定DSP核)上执行初步的数据清洗。这包括但不限于:快速傅里叶变换(FFT)的定点或浮点实现、卡尔曼滤波器的嵌入式移植、以及滑动窗口平均法的优化实现,以减轻主控制循环的负担。 第三部分:嵌入式系统中的复杂控制算法部署 本部分将理论控制模型转化为高效、鲁棒的嵌入式代码,是本书的实践核心。 7. 状态空间模型与数字PID控制器优化: 深入探讨经典PID控制在嵌入式环境中的局限性,并重点介绍如何使用状态空间方法设计更鲁棒的控制器(如LQR)。对于数字PID,将详细讲解抗饱和(Anti-Windup)技术的不同实现方式,以及如何利用定点运算优化其计算效率和精度。 8. 嵌入式运动控制:步进电机与伺服系统的闭环驱动: 本章以工业自动化和机器人学为背景,讲解如何精确地生成高分辨率脉冲序列(S-Curve/Trapezoidal Profile),并结合编码器反馈,实现精确的速度和位置控制。重点剖析了如何处理高频反馈信号的中断和锁相环(PLL)在抖动抑制中的应用。 9. 系统集成与鲁棒性验证: 最后一部分强调工程实践中的系统级考量。内容包括:看门狗定时器(WDT)的有效配置、电源管理对实时性能的影响、以及基于硬件在环(HIL)的测试方法。我们将指导读者如何建立一个完整的系统验证流程,确保从硬件初始化到最终控制输出的端到端可靠性。 本书的独特价值 本书强调的是“工程实现能力”而非单纯的“模块理论”。它避免了对通用DSP算法的泛泛而谈,而是紧密围绕嵌入式平台的资源约束(如内存、CPU周期、功耗)来设计和优化解决方案。读者将学会如何阅读芯片参考手册的高级章节,如何利用交叉编译工具链进行性能剖析,以及如何从零开始构建一个满足工业级实时性要求的嵌入式控制系统。通过书中的实例和代码模板,读者能够快速将其掌握的技术应用于实际的传感器融合、高精度伺服、以及工业物联网网关的开发中。

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读后感

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用户评价

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对于我这样一名刚刚踏入嵌入式开发领域不久的学生来说,这本书就像是一盏指路明灯,为我指明了DSP在嵌入式系统中的应用方向。我之前对DSP的理解仅限于一些非常基础的理论概念,比如傅里叶变换、滤波器等,但从未想过如何将它们真正应用到实际的嵌入式项目中。这本书的“常用模块”部分,给了我一个非常清晰的框架。作者并没有上来就讲复杂的算法,而是先从嵌入式系统中常用的DSP相关硬件模块入手,比如ADC、DAC、定时器、DMA等,详细讲解了这些模块的原理、功能以及在DSP应用中的作用。这种从硬件基础出发的学习方式,让我感觉更加踏实。而“综合系统设计实例”部分,更是让我大开眼界。书中通过几个不同领域的实际项目,例如“嵌入式语音助手”、“低功耗无线传感器节点”等,将前面介绍的模块和DSP算法有机地结合起来,展示了一个完整的系统是如何从概念走向实现的。我特别喜欢其中关于“低功耗设计”的讲解,在嵌入式领域,功耗是一个非常重要的考量因素,书中关于如何通过算法优化、硬件配置、以及软件休眠策略等方式来降低功耗,给了我很多启发。虽然书中的代码示例可能需要我花一些时间去理解和调试,但其清晰的注释和详细的设计思路,极大地降低了我的学习难度。我能够感受到作者在编写这本书时,倾注了大量的实践经验,他所分享的很多“技巧”和“诀窍”,都是在实际项目中摸索出来的宝贵财富。这本书不仅教会了我DSP的知识,更重要的是,它教会了我如何“设计”和“实现”一个完整的嵌入式DSP系统。

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我必须说,这本书的“实例精讲”部分,是它最耀眼的光芒所在。我之前也读过不少关于DSP的书籍,但很多都停留在理论公式的推导,或者是一些孤立的算法介绍,读完之后感觉云里雾里,不知道如何将其应用于实际的嵌入式开发中。而这本书,则完全不同。它从“常用模块”入手,详细讲解了DSP在嵌入式系统中的硬件接口、基本处理单元等,让我对DSP的“落地”有了初步的认识。例如,在讲解ADC/DAC模块时,书中不仅分析了它们的参数指标,还给出了实际应用中的配置方法和注意事项。更让我兴奋的是,书中的“综合系统设计实例”部分,通过几个完整、复杂的项目,将前面学到的理论和模块知识,融会贯通。我印象最深刻的是“嵌入式低功耗传感器网络”的设计实例,它详细阐述了如何在一个资源受限的环境下,设计一个能够进行数据采集、信号处理,并进行无线传输的DSP系统。书中对功耗优化的讲解,让我受益匪浅,了解了如何通过软件算法和硬件配置,来最大限度地降低系统的能耗。此外,书中对实时性要求的处理,也给了我很多启发。作者在讲解过程中,也经常会分享一些在实际工程开发中遇到的“坑”以及相应的解决方案,这对于我们这些初学者来说,无疑是极具价值的经验。读完这本书,我感觉自己对嵌入式DSP系统的设计和实现,有了一个更清晰、更完整的认识,也对未来进行相关项目的开发,充满了信心。

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这本书的内容,给我最深刻的印象就是其“实用性”和“系统性”。我一直觉得,学习DSP技术,如果仅仅停留在理论层面,是很难真正解决实际问题的。而这本书,恰恰在理论与实践之间搭建了一座坚实的桥梁。书中对“常用模块”的讲解,让我能够理解DSP在嵌入式系统中是如何与硬件紧密结合的。例如,在介绍音频信号采集时,书中不仅讲解了ADC的基本原理,还详细分析了采样率、量化位数、输入范围等参数对最终音频质量的影响,以及如何根据实际需求选择合适的ADC芯片。这种对细节的关注,对于嵌入式系统设计来说至关重要。更让我感到惊喜的是,“综合系统设计实例”部分,它不仅仅是将单个模块的功能堆砌起来,而是真正地展示了如何将不同的DSP模块和算法,巧妙地整合到一个完整的系统中。书中选择的案例都非常有代表性,涵盖了音频处理、图像处理、通信等多个领域,并且都给出了详细的设计思路、硬件选型、软件架构,甚至是对关键算法的优化策略。我特别喜欢书中对“嵌入式实时信号分析系统”的设计实例的讲解,它详细描述了如何从传感器采集原始数据,经过预处理、特征提取,到最终的实时分析和结果输出,整个流程都非常清晰。作者在讲解过程中,也会分享很多在实际工程开发中遇到的问题和解决方案,比如如何处理浮点运算在定点DSP上的实现、如何进行嵌入式系统的性能优化等,这些经验对于我们这些初学者来说,是非常宝贵的。读完这本书,我感觉自己对嵌入式DSP系统的设计和实现,有了更全面、更深入的理解,也对未来从事相关工作充满了信心。

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我必须承认,一开始被这本书吸引,更多的是因为“DSP嵌入式”这个关键词,我一直想深入了解如何将强大的DSP能力应用到小巧的嵌入式设备上。读完之后,我才发现它远不止于此,它更像是一本“DSP工程实践手册”,而且是一本非常“接地气”的手册。书中并非简单罗列算法,而是注重“常用模块”的剖析,这种做法非常明智。在很多嵌入式系统中,DSP算法的实现高度依赖于硬件平台和相关的外设模块。书中关于ADC/DAC采样率、量化精度、时钟同步等细节的讲解,以及如何根据应用需求选择合适的ADC/DAC芯片,都非常到位。更令我印象深刻的是,书中通过多个“综合系统设计实例”,将这些模块和算法巧妙地整合在一起,展现了一个完整的工程实现过程。例如,书中有一个关于“嵌入式图像处理系统”的设计实例,它不仅讲解了基本的图像滤波、边缘检测算法,还详细介绍了如何将这些算法移植到带有DSP协处理器的嵌入式平台上,如何利用硬件加速器来提高处理速度,以及如何设计高效的内存管理策略来应对图像数据量大的挑战。这些实例的讲解,不仅仅是“知其然”,更是“知其所以然”,让我能够理解每一个设计决策背后的考量。作者在讲解过程中,也经常会提及一些在实际开发中容易遇到的“坑”,并给出规避建议,这对于我们这些初学者来说,无疑是宝贵的经验财富。我尤其喜欢书中的图表和流程图,它们帮助我更直观地理解复杂的系统架构和算法流程。虽然书中涉及的DSP理论知识可能需要读者有一定的基础,但其详实的实例讲解,能够有效地弥合理论与实践之间的鸿沟,让学习过程更加富有成效。

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这本书给我的整体感受是,它非常“扎实”和“深入”。不像有些书籍只是泛泛而谈,这本书对于“常用模块”的讲解,有着非常细致的分析。例如,在介绍DSP的定时器模块时,书中不仅仅说明了它的基本功能,还详细讲解了如何利用定时器来触发ADC采样、如何进行精确的时间测量,以及如何将其应用于PWM信号的生成等,这些都是在实际嵌入式开发中非常实用的技巧。更重要的是,“综合系统设计实例”部分,它真正地将DSP技术与嵌入式系统开发紧密结合起来,通过几个真实的项目,例如“嵌入式音频信号的实时分析与处理”、“低功耗无线数据采集系统”等,向我们展示了如何将理论知识转化为实际产品。我特别欣赏书中对“系统架构设计”的讲解,它不仅仅关注算法的实现,更注重整个系统的软件架构、硬件接口、以及模块之间的协同工作。作者在讲解过程中,也经常会提及一些在实际开发中容易遇到的“坑”,比如在DSP移植过程中可能遇到的兼容性问题,或者是在性能优化时需要注意的细节,这些宝贵的经验分享,让我少走了很多弯路。读完这本书,我感觉自己对嵌入式DSP系统的设计和实现,有了更全面、更深入的理解,也对未来进行相关项目的开发,充满了信心。

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我一直在寻找一本能够真正帮助我理解“DSP嵌入式系统”是如何工作的书,而这本书的出现,简直就是为我量身定做的。它不仅仅是一本技术手册,更像是一个经验丰富的导师,将复杂的DSP概念和嵌入式设计的挑战,以一种清晰、易懂的方式呈现在我面前。书中关于“常用模块”的讲解,让我对DSP在嵌入式硬件中的具体实现有了更直观的认识。例如,对于音频处理中常用的滤波器设计,书中不仅仅介绍了不同类型的滤波器(如FIR、IIR)的数学原理,更重要的是,它详细阐述了如何在有限的嵌入式资源下,选择合适的滤波器结构,如何进行系数的量化,以及如何进行性能优化。这种“实践出真知”的讲解方式,让我受益匪浅。而“综合系统设计实例”部分,更是将前面学习到的理论知识和模块化思路,完美地融合在一起。书中通过几个贴近实际应用的案例,例如“嵌入式医疗设备中的信号处理”、“物联网设备的传感器数据融合”等,详细展示了如何将DSP技术应用到具体的产品开发中。我特别欣赏书中对“实时性”和“鲁棒性”的强调,在很多嵌入式应用中,系统需要能够及时响应外部变化,并能在复杂的环境下稳定运行,而这本书恰恰在这些方面给了我很多指导。作者在讲解过程中,也经常会提及一些在实际开发中容易遇到的“坑”,并给出规避建议,这对于我们这些初学者来说,无疑是宝贵的经验财富。虽然书中涉及的DSP理论知识可能需要读者有一定的基础,但其详实的实例讲解,能够有效地弥合理论与实践之间的鸿沟,让学习过程更加富有成效。

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这本书给我的感觉,更像是一份精雕细琢的“工具箱”,里面装满了应对各种嵌入式DSP挑战的“利器”。我之前接触过一些DSP的理论书籍,但往往是“纸上谈兵”,学完之后感觉离实际应用还有很大距离。而这本《DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲》则完全不同,它最大的亮点在于“实例精讲”,将抽象的DSP算法和概念,通过一个个生动的、贴近实际的工程案例,淋漓尽致地展现在读者面前。我翻阅到关于“实时语音信号采集与处理”的章节时,就被深深吸引住了。书中的讲解不仅仅是简单地介绍一个语音识别算法,而是从硬件接口的选型、音频信号的预处理(如降噪、回声消除),到特征提取、模型训练,再到最终的嵌入式端实现,环环相扣,逻辑清晰。作者并没有回避实际工程中会遇到的各种挑战,比如资源受限的微控制器如何高效地运行复杂的DSP算法,如何进行低功耗设计,以及如何进行嵌入式系统的软硬件协同调试。书中的代码示例也非常实用,很多片段可以直接拿来修改和复用,这对于提高开发效率来说,简直是福音。我个人尤其看重书中对于“常用模块”的深入分析,比如针对嵌入式系统常用的ADC、DAC、DMA控制器等硬件接口,作者都给出了详细的配置方法和驱动编写思路,并将其与DSP算法的调用有机结合。这种“模块化”的设计思路,不仅有利于理解,也为后续的学习和二次开发奠定了坚实的基础。虽然我还没有机会将书中的所有案例全部实践一遍,但仅仅是阅读这些案例的思路和讲解,就已经让我受益匪浅,对如何将DSP技术落地到实际的嵌入式产品中,有了更清晰的认识和更具体的想法。

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这本书就像一本武林秘籍,虽然我还没有完全参透其中的奥秘,但仅凭它所展现出的广度和深度,就足以让我心生敬畏。书中的内容涵盖了数字信号处理(DSP)的诸多核心概念,从最基础的采样定理、傅里叶变换,到更复杂的滤波器设计、自适应滤波、以及一些高级的算法实现。作者在讲解这些理论知识时,并没有停留在枯燥的数学公式层面,而是巧妙地将它们与实际的嵌入式系统设计紧密结合起来。我特别欣赏书中关于“常用模块”的拆解分析,例如在音频处理章节,对ADC/DAC接口、放大电路、滤波器的作用与选型都进行了深入浅出的阐述,并且提供了多种参考电路图,这对于初学者来说,无疑是一份宝贵的“实战指南”。更让我惊喜的是,书中并没有止步于单个模块的讲解,而是花了大量的篇幅去探讨“综合系统设计”,通过几个完整的案例,例如低功耗无线传感器节点、实时音频采集与分析系统等,将前面学到的理论和模块知识融会贯通,展示了如何将这些零散的知识点编织成一个稳定可靠的嵌入式系统。每一个案例的设计思路、硬件选型、软件架构,甚至调试过程中的一些“坑”和注意事项,都写得非常详细,仿佛作者就站在你身边手把手地教学。虽然我对DSP本身还在摸索阶段,但这本书无疑为我打开了一扇通往更深层次理解的大门,让我看到了DSP技术在现实世界中的巨大应用潜力,也激发了我进一步深入学习和实践的强烈愿望。我能够想象,对于那些已经有一定DSP基础,或者正在从事相关嵌入式系统开发的工程师来说,这本书更是如虎添翼,能够帮助他们快速掌握并应用这些先进的技术,解决实际工作中的难题,提升项目开发的效率和质量。

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这本书的价值,在于它不仅仅是传递知识,更重要的是它教会我如何“思考”和“设计”。我之前接触过一些DSP相关的书籍,但很多都停留在算法理论的层面,或者是一些零散的模块介绍,很难形成一个完整的体系。而这本书最大的亮点在于其“综合系统设计”的思路,它将DSP的理论、常用模块的实现,以及实际的工程案例,融会贯通,形成了一个完整的知识链条。书中对“常用模块”的剖析,让我对DSP在嵌入式系统中的应用有了更清晰的认识。例如,在数字滤波器的设计部分,书中不仅仅介绍了各种滤波器的数学模型,还详细讲解了如何在嵌入式系统中进行软件实现,如何选择合适的量化精度,以及如何进行硬件加速。这种从理论到实践的讲解,让我能够真正理解DSP算法在实际硬件上的应用。更让我感到惊喜的是,“综合系统设计实例”部分,它通过几个非常具有代表性的案例,例如“嵌入式声纹识别系统”、“低功耗图像传感器节点”等,将前面学到的知识点串联起来,展示了一个完整的系统是如何从零开始构建的。我特别喜欢书中对“系统级优化”的讲解,它不仅仅关注单个算法的性能,更注重整个系统的功耗、实时性、以及稳定性。作者在讲解过程中,也经常会提及一些在实际开发中容易遇到的“坑”,并给出规避建议,这对于我们这些初学者来说,无疑是宝贵的经验财富。读完这本书,我感觉自己对嵌入式DSP系统的设计和实现,有了更全面、更深入的理解,也对未来从事相关工作充满了信心。

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这本书就像一本“DSP嵌入式开发的百科全书”,涵盖了从基础理论到实际应用的方方面面。我特别喜欢书中对“常用模块”的详细剖析。例如,在介绍DSP的存储器访问方式时,书中不仅仅讲解了内部存储器和外部存储器的区别,还详细说明了如何通过DMA控制器来高效地传输数据,以及如何利用缓存机制来提高访问速度,这些都是在嵌入式系统设计中非常关键的环节。更让我印象深刻的是,“综合系统设计实例”部分,它通过几个贴近实际应用的案例,例如“嵌入式实时环境监测系统”、“低功耗物联网设备的信号处理”等,将前面学到的理论和模块知识,融会贯通,展示了一个完整的DSP系统是如何从概念走向实现的。我特别欣赏书中对“嵌入式系统集成”的讲解,它不仅仅关注DSP算法的实现,更注重如何将DSP模块与其他嵌入式外设(如传感器、通信接口、显示屏等)有机地整合在一起,形成一个功能完善的系统。作者在讲解过程中,也经常会提及一些在实际开发中容易遇到的“坑”,并给出规避建议,这对于我们这些初学者来说,无疑是宝贵的经验财富。读完这本书,我感觉自己对嵌入式DSP系统的设计和实现,有了更全面、更深入的理解,也对未来进行相关项目的开发,充满了信心。

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