RS-232的最初標準建議將電纜長度限制在50 ft以內，對于≤20 000 b/s的數據傳輸速度，可以使用任何類型的電纜。

后來的標準是在接收器規定了一個最大的電容2500 pF。這個數值包括了接收器的電容、電纜中連接器之間的動態電容以及導線與電纜屏蔽之間，或者在非屏蔽電纜中，導線和地線之間的電容。電容限制了回轉速度，或者在輸出切換的時候的電壓變化速度。一個較高的電容導致一個較低的回轉速度和較慢的躍遷。一個較高的電容還意味著一個電壓變化需要更大的電流來對電容充電，因此驅動器總的電能消耗要更大一些。在導線之間的電容還能導致干擾。如果想要使用一個超出了電容限制的連接，可能仍舊能夠進行通信，但是以更低的波特率。利用短電纜及相應的更小的電容，如果發送和接收端硬件都支持更高的速度，則可以比20 000 b/s更快的速度進行通信。

5.1） 非屏蔽電纜

對于非屏蔽電纜，計算非屏蔽電纜的電纜長度的公式如下：

??電纜長度＝(2500—接收器輸入電容)／(電纜電容×1.5)?

? 電纜長度的單位是ft，輸入電容的單位是pF，電纜電容的單位是pF／ft。

帶狀電纜的典型電容是15 pF／ft，假定接收器的輸人電容是100 pF，電纜最長可以達到106 ft((2500—100)／(15×1.5) )。一個單根非屏蔽雙絞線的典型電容是12 pF／ft。仍然假定輸入電容為100 pF， 則最大電纜長度為133ft。

5.2） 屏蔽電纜

為電纜增加屏蔽縮短了最大長度，但是屏蔽有時對于阻止噪聲混入電纜或者從電纜中“溢出”是需要的。對于屏蔽的雙絞線，建議將導線到導線電容乘以3以便把導線到屏蔽的電容考慮在內。

? 因此計算屏蔽導線的電纜長度的公式如下：

? 電纜長度＝(2500—接受器輸入電容)／(電纜電容×3)

? 電纜長度的單位為ft，輸入電容的單位是pF，電纜電容的單位是pF／ft。

這就將屏蔽雙絞線電纜的最大長度削減到66 ft。

5.3） 雙絞線

為了減少干擾，可以對RS-232使用雙絞線電纜和多個接地線。每一根信號線應和一個接地線絞在一起。

5.4） 電纜測試結果

RS-232-C標準規定，在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺（約15米），其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中往往按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以最大距離會遠超過15米。

美國DEC公司曾在允許碼元畸變為10%得出下面實驗結果。其中1 號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP. NO. 9107723，內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2 號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECP. NO. 9105856-04是22#AWG 的四芯電纜。DEC 公司的實驗結果

6. 串口通信功能的實現

單片機實現串口通訊一般使用UART接口或利用GPIO口模仿異步串行通訊數據格式，外加驅動芯片連接RS-232口。

在PC機上一般直接調用Window API中的一系列標準的串口通信函數，來實現異步串行通訊，控制RS-232口。一般常用VC++或VB來編程。常用的串口通信函數：

CreatFile()函數：實現串口初始化并打開串口;

ReadFile()函數：接收串口傳遞過來的二進制流并返回數據到接收緩沖區中

WriteFile()函數：把應用程序發出的指令送到發送緩沖區以供串口接收

1. 打開串口

以下程序用于以同步方式打開串口COM1;

HANDLE hCom;

DWORD dwErrorHcomm="CreateFile"(“COM1”,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE

,0, NULL,OPEN_EXISTING, 0, NULL);

if (hComm==(HANDLE)0Xffff)

{

dwError=GetLastError();

MessageBox(dwError);

}

2. 配置串口

配置串口是通過改變設備控制塊DCB(Device Control Block)的成員變量值來實現的，程序實現如下:

DCB dcb

dcb.BaudRate=9600;//波特率為9600bps

dcb.ByteSize=8;//數據位8位

dcb.Parity=EVENPARTTY;//有校驗

dcb.StopBits=ONESTOPRTT; //一個停止位

SetCommState(hCom，&dcb);

3. 數據讀寫

對串口進行讀寫與對文件進行讀寫所用的函數相同，具體為可采用查詢、同步、異步或事件驅動等方法對串口進行讀寫所用函數如下所示:

bReadStatus=ReadFile(hCom,buffer,length,&length &m_lpOverlapped);

if(!bReadStatus)

{

if(GetLastError()=ERROR_IO_PENDING)

{

WaitForSingleObject(m_lpOverlapped,hEvent,1000);

return((char)length);

}

return 0;

}

//寫入函數程序為:

bWriteStatus=WriteFile(hCom,buffer,length,&length,&m_lpOverlapped)

if(!bWriteStatus)

{

if(GetLastError()=ERROR_IO_PENDING)

{

WaitForSingleObject(m_lpOverlapped, hEvent,1000);

return((char)length);

}

return 0;

}

4. 程序的編制

用VC++進行程序的編制首先要對串口進行初始化，設定端口，通信速率和校驗方式，并在使用前打開串口，程序部分如下:

{

Cdialog::OnInitDialog();//TOD Add extra initialization here

m_comm.SetCommPort(1);//選擇串口1

if(! m_comm.GetPortOpen())

m_comm.SetPortOpen(TRUE);//打開串口1

m_comm.SetSettings(“9600,n,8,1”); //設置串口參數

m_comm.SetRThreshold(1);

m_comm.SetInputMode(1);//設置二進制模式

return TRUE;

}

除了串口的位置和基本串口參數(數據傳輸速率9600bps，1位開始位，8位數據位，1位停止位，一位奇偶校驗)設置外，為了實現實時數據采集功能，接受數據的讀寫要盡可能的快速，則設置RTHreshold=1即接收緩沖區收到一個字節產生OnComm事件InputLen=1每次讀取一個字節。如果PC上位機在一定時間內不能將數據處理完，接收緩沖區會滯留數據，數據會產生丟失現象，我們必須對接受緩沖區進行適當的設置。RS-232 的缺陷及改進

由于RS-232標準開發較早，使用的是當時流行的DTL技術，隨著技術的進步，越老越顯露出其局限。

7.1）RS-232 的缺陷

1）接口的信號為DTL電平，電壓值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接?！　?br />
2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps（現在已發展到超過115.2 Kbps）。
3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。
4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺（約15米），實際上也只能用在50米左右。　　　　
5）接口為一對一連接

7.2）RS-422/485接口

為彌補其技術缺陷，后來又在其基礎上發展了其他一些串行接口標準，最常見的是422/485：

RS-422（EIA-422）：

標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，收發都使用差分信號，為四線接口，還有一根信號地線（一定要接地，要求通信雙方的地電位差小于1V），共5根線（+發、-發、+收、-收、地），一般使用雙絞線傳輸差分信號，因此有良好的抗共模干擾能力。采用單獨的發送和接收通道，為全雙工方式，支持點對多的雙向通信，允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點，即一個主設備（Master）,其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信。

RS-422多節點構成網絡。網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構,不支持環形或星形網絡。發送驅動器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2～-6V，是另一個邏輯狀態。接收端A比B高200mV以上即認為是邏輯"1"，A 比B 低200mV 以上即認為是邏輯"0"。

接收器輸入阻抗為4k。RS-422需要一終接電阻，終接電阻接在傳輸電纜的最遠端，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時（一般在300米以下）可不需終接電阻。

RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1200米），最大傳輸速率為10Mb/s，其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比。在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離；只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸，一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-485（EIA-485）：

RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，許多電氣規定與RS-422相仿，但一般采用二線方式，使用屏蔽雙絞線，共有三條信號線（+A、-B、地），是半雙工多點雙向通信，總線上可接到32個設備。

RS-485接收器最小輸入阻抗為12k。需要2個終接電阻，在傳輸線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。

為了安全起見，建議通信機器的外殼接大地。RS-422/485光隔轉換器的所有外接電源的“地”必須全部連在一起但不要與計算機外殼地相連，因為電源“地”同時也是RS-485或 RS-422的信號“地”。當通信距離超過100米時建議最好使用光電隔離的通信接口轉換器。RS-485 的國際標準并沒有規定RS485 的接口連接器標準。

7.3）RS-422/485的電纜長度：

在使用RS422/485接口時，對于特定的傳輸線徑，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。

下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG銅芯雙絞電話電纜（線徑為0。51mm），線間旁路電容為52.5pF/m，終端負載電阻為100歐時所得出。（曲線引自GB11014-89附錄A）。

由圖中可知，當數據信號速率降低到90Kbit/S以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV時，則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例如： 當數據信號速率為600Kbit/S時，采用24AWG電纜，由圖可知最大電纜長度是200m，若采用19AWG電纜（線徑為0.91mm）則電纜長度將可以大于200m；若采用28AWG電纜（線徑為0.32mm）則電纜長度只能小于200m。RS-485的遠距離通信建議采用屏蔽電纜，并且將屏蔽層作為地線。
7.4）RS-422/485接口與RS-232對比的優勢：

1）邏輯“1”以兩線A、B間的電壓差為+2～+6V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-2～-6V 表示，電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。
2）數據最高傳輸速率為10Mbps
3）接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好?！　　　?br />4）接口的最大傳輸距離標準值為1200米（9600bps時），實際上可達3000米

5）接口可為總線方式，允許連接多達128個收發器，具有多站能力，可方便地建立起設備網絡。

雖然RS-422/485接口有如此對的優勢，但RS-232仍是最普遍使用的串行通訊接口標準，這可能與PC機的普遍使用分不開，而RS-422/485往往只局限在一些特殊場合，主要是工業控制方面，比如需要總線式連接多個設備或需要長距離、高速度傳輸的地方，而且也往往使用RS-232轉RS-422/485接口實現。

3.RS-232的互連

如果需要連接不同類型的連接器，可以使用不同配置的適配器和電纜，或者自己制作適配器和電纜。所有的RS-232輸出和輸入必須能夠承受任何其他RS-232信號，包括接地信號的短路而不受損壞。

4.1） 直連

在連接的兩端都有相同類型的連接器的時候，要連接DTE和DCE，電纜可直接連接對應的每一根導線，引腳1到引腳1，引腳2到引腳2等等。

4.2）9到25針直連

如果連接一個9針和一個25針的連接器，使用如圖所示的9到25針（或相反）的適配器。

4.3）全握手連接（交互連接）

DTE與DTE之間連接，允許硬件握手，常用于計算機之間的互連。數據和握手信號輸出連接到它們在另一臺設備上的相應的輸入 。

4.4）循環回送連接

在一個循環回送連接中，握手信號輸出循環回送給自身設備的相應輸入，這在一臺設備要求有握手信號而另一臺不提供握手信號的時候就很有用處。如圖所示：

數據線正常連接，但是握手信號輸出循環回送到它們相應的輸入，RTS、CTS、DSR和CD連接到一起。在這種方式下，無論什么時候只要DTE聲明了RTS，也會出現DCE聲明CTS、DSR和CD。一個變化是連接RTS和CTS，以及將DTR連接到DSR和CD。但是，使用這種類型的連接如果接收設備不能跟上發送速度就會導致數據錯誤。

4.5）不使用硬件握手連接

3根導線連接。連接交換RD和TD線，因此每個TD連接到對應的RD。如圖所示。

4.6）串行打印機連接

串行打印機通常配置成DTE，因此TD和RD 必須在連接到一臺PC機的時候交換。另外，很多打印機使用DTR作為握手信號，而有的PC軟件假定CTS為握手信號。出現這種情況，電纜或者一個適配器必須將這臺打印機的DTR，而不是RTS，連接到PC機的CTS。

4.7）串口測試常用的環回方式

3.RS-232接口的信號

現在的RS-232接口常用于異步（Asynchronous）串行通訊，實際上也可以用于同步（Synchronous）串行通訊。

3.1）RS-232接口信號引腳及定義

數據傳輸分別使用PIN2和PIN3，DSR指示DCE（如MODEM）已啟動，而DTR指示DTE（如計算機）已啟動，DCD指示遠端MODEM已接收到良好的載波信號。

DTE發出的RTS和DCE發出的CTS 用于控制。在多數異步傳輸方式下，RTS和CTS 在通訊過程中保持不變。然而在DTE連接在多點傳輸線上時，RTS用來打開和關閉MODEM的載波，因為多點傳輸線上在某個時間只能有一個發送者，以使多終端共用一對電話線。 每當一個DTE要發送數據，就使RTS有效， MODEM于是發出載波，一般要等待幾毫秒使載波穩定，然后使CTS有效。DTE在收到CTS后開始發送數據。當DTE完成發送數據，就使RTS無效，MODEM于是使CTS無效并關閉載波。

時鐘信號(PIN15、17和24) 僅用于同步通訊（synchronous communications）。MODEM從數據碼流中取出穩定的時鐘信號并發給DTE。注意，即使波特率相同時，發送和接收的時鐘信號也不一定相同。

RS232 DB25

3.2）PC機常用的RS-232接口信號引腳及定義

IBM制造PC 機時將RS-232 簡化成了DB-9連接器，后來成為事實標準。

舊式的PC 機有些帶有DB-25針插座的串口連接器（一般為COM2），為公頭插座（或稱MALE），這與常見的DB-25的并口連接器不同，DB-25的并口使用25 芯孔插座（也稱為母頭或FEMALE）。

3.3）信號電平及電平轉換

在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1” 為-5—-15V；邏輯“0”為+5—+15V。噪聲容限為2V，即要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“1”。+3V到-3V之間稱為死區，為抵抗線路噪聲的干擾。但不同的設備有可能使用不同的電平門限，比如CCITT V.10 定義死區為+0.3V to -0.3V。也有的接收機把門限設為1V或更低。

邏輯“1”表示 "idle" 狀態（也稱OFF或MARK），邏輯“0”表示"active"狀態（也稱ON或SPACE）。

這種信號方式源于當時主要使用的DTL電平，與現在數字電路常用的TTL電平不同，不能直接相連，中間需要加電平轉換電路。

RS-232-C規定了25條引線，實際中有許多是很少使用的，如PC 機一般只有9條引線，3條輸出5條輸入，因PC 機有+12V和-12V電源，常用的電平轉換芯片為SN75185、GD75232等芯片，也有單獨的驅動芯片MC1488、SN75188和接收芯片MC1489、SN75189。而DCE（數據通信設備）方有3條輸入5條輸出線，需使用對應驅動芯片SN75196、GD75323，但往往DCE只有5V單電源，這時一般使用內帶電荷泵的芯片MAX207、SN65C3238、SN65C3243等， 甚至也有使用3.3V單電源的芯片。

一些情況下，設備與PC 機連接的RS-232 接口，不使用控制信號，僅使用三條接口線RXD、TXD、GND（如單片機通過UART連接PC 機），也只有單電源，使用內帶電荷泵的單路收發芯片，MAXIM、TI、SIPEX、ST等公司都有這種芯片。

3.4）信號格式

RS-232最常使用異步串行傳輸，每個數據包含有7 或 8 bit數據位和起始位start，停止位stop, 校驗位parity (可選用，也可用于指示位)。 傳輸數據的樣值如圖所示：起始位（低有效，通常在+3v到+15v之間），緊接著數據位（7或8 bit），校驗位（根據協議選用），由停止位結束（通常返回邏輯高，電壓在-3v到-15v之間）。注意：RS-232使用負邏輯。

3.5）串口鼠標

早期PC機使用串口鼠標，以標準的RS-232-C 輸出信號 (+-12V) 作為輸入。鼠標取用RS-232-C的輸出線的電流（大約10mA），并發送計算機RS-232-C接收芯片可以識別的電平信號。鼠標一般輸出信號為+-5V或0-5V ，有些輸出+-12V。鼠標電路一般使用+5V電壓，一般從DTR和RTS線產生MCU使用的正電源，而負電源一般取自TD，典型的機械鼠標需要4只紅外LED做移動檢測，一般使用二極管從DTR和RTS線取電，然后通過電阻加到4只LED上。鼠標總體需要10 mA 電流，工作電壓6-15V。

鼠標能夠正常工作，RTS和DTR線必須為正電壓， DTR-DSR和RTS-CTS之間不要連接。當DTR正常，鼠標要發一個包含字母"M" (ascii 77) 的字節來識別自身。而冷啟動后，RTS 一般設為負電壓，這時需要把RTS轉換為正，稱為反轉RTS。要完成RTS電壓的反轉，負脈沖寬度至少為100ms。

串口鼠標使用格式為1200bps, 7 data bits, 1 stop-bit，發送的數據包為3字節長度，每次鼠標狀態改變（移動或按鍵的按壓與釋放） 都要向計算機發送數據。數據格式如下：

字節1（byte1）首先發出，然后是其他2個字節。字節1的bit6用做同步數據包。

LB是左鍵的狀態（1表示按下），RB是右鍵的狀態（1表示按下）；X7-X0表示從上次數據包發出后沿X方向移動的距離，Y7-Y0表示從上次數據包發出后沿Y方向移動的距離。

用X表示的位，在使用7 bits數據和2 bits停止位格式時為0；而使用8 bits數據和1 bits停止位格式時為1 。最安全的方式是使用7 bits數據和1 bits停止位的接收格式。

3.6）信號規格表

發表于 2007/12/22 14:06:38

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RS-232 接口(摘)

計算機與計算機或計算機與設備之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。

RS-232是在1970 年由美國電子工業協會（EIA: Electronics Industry Association）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是"數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準"。該標準規定采用一個25個腳的DB-25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。后來IBM的PC 機將RS-232 簡化成了DB-9連接器，并隨著IBM PC的普及，從而成為事實標準。

RS-232歷史悠久，因為當時技術和認識的局限，有很多缺陷，后來針對這些缺陷提出了其他許多串行接口標準，如422、485等等，但因為各種原因都只局限在部分特殊場合，RS-232-C接口（又稱EIA RS-232-C）仍是最常用的一種串行通訊接口，其中的“-C”表示RS-232的版本，現在已發展到-D版本。

1. DTE和DCE的定義

RS-232-C，是RS-232-B的修改版，規定了OSI基本參考模型物理層部分的規格，制定的目的是用于DCE和DTE之間進行串行二進制數據交換。有如下特點：DCE-DTE采用直通方式，全雙工通信，基本頻帶，電流環方式，串行傳輸方式。

數據通信，就是數據終端設備（DTE）和數據終端設備之間的通訊，二者之間需通過傳輸介質（如銅線、同軸電纜、光纖、微波中繼、衛星等）組成的傳輸網絡，在此之間就需要加網絡接口設備，即數據線路設備（DCE），這樣就組成一條數據通訊鏈路。

DTE（數據終端設備）：數據鏈路兩端的端末設備。DTE通過DCE連接到一個數據網絡上，并且通常使用DCE產生的時鐘信號。數據終端設備包括計算機、協議翻譯器以及多路分解器等設備。如計算機、終端、通信控制器等。

DCE（數據通信設備或者數據電路終端設備）：處于數據終端設備(DTE)和傳輸電路或信道之間，提供了到網絡的一條物理連接、轉發業務量、信號變換器，并且提供了一個用于同步DCE設備和DTE設備之間數據傳輸的時鐘信號。如調制解調器、接口卡、數傳機、基帶傳輸器、波形變換器等設備。

RS-232-C在ITU建議的V.24/V.28 和X.20bis/X.21bis、ISO IS2110規定的25引腳連接器在功能上具有互換性。

后來RS-232已不只應用于DCE和DTE設備，還有其他更多的應用，如鼠標、鍵盤、打印機、計算機間通訊、設備監控、EPROM編程器等，現在嵌入式系統常用的UART接口也來源與此。

2. RS-232接口的接插件和電纜

RS-232-C標準中規定的連接器為25引腳插入式連接器，一般稱為25引腳D-SUB（DB-25），這個連接器的外殼和一個大寫字母D的外形相似，它可以確定插接連接器時的方向，導線在兩個錯開的行上，每行導線相距0.109英寸。DTE應該使用針輸出（也稱為MALE或公頭），DCE使用孔輸出（也稱為FEMALE或母頭）。RS-232-C所用電纜的形狀并不固定，但大多使用帶屏蔽的24芯電纜，電纜端為DB-25-F對DB-25-M，直通方式，電纜的最大長度為15m，在200K位/秒以下的任何速率都能進行數據傳輸。

圖示為RS－232接口中常用的DB-25連接器結構：

連接器的引腳或者插座的號碼都印在引腳或者插座孔附近。

25 pin D-SUB male connector at the DTE (Computer)

實際中RS-232-C 接口連接器一般使用DB-9 插頭座，PC 機的RS-232 口為9芯針插座（也稱為MALE或公頭），而相應的MODEM則使用9芯孔插座（也稱為FEMALE或母頭），用DB-9-F對DB-9-M的電纜連接，直通方式。而兩臺計算機如果用RS-232-C 接口連接，則要使用DB-9-F對DB-9-F的電纜，且部分信號線要交叉連接。一些設備與PC 機連接的RS-232 接口，因為不使用對方的傳送控制信號，只需三條接口線，即"發送數據TXD"、"接收數據RXD"和"信號地GND"。

圖示為RS－232接口中常用的DB-9連接器結構：

連接器的引腳或者插座的號碼都印在引腳或者插座孔附近。

9 pin D-SUB male connector at the computer

特殊情況下，也有使用RJ-45的8PIN連接器用作RS－232接口，其定義如下：

腳序	符號	信號名稱	流向	功能說明
1	DSR/RI	數據設備準備好/振鈴指示	DTE←DCE	DataSetReady/RingIndicator
2	CD	載波檢測	DTE←DCE	CarrierDetect
3	DTR	數據終端準備好	DTE→DCE	DataTerminalReady
4	GND	信號地		SystemGround
5	RXD	接收數據	DTE←DCE	ReceiveData
6	TXD	發送數據	DTE→DCE	TransmitData
7	CTS	允許發送	DTE←DCE	CleartoSend
8	RTS	請求發送	DTE→DCE	RequesttoSend

8 PIN RJ45 (8P8C) female connector at the devices

有的公司也使用其他的接頭

DEC MMJ