时钟树的功能：车间里的“传动轴”
想象 STM32 是一个巨大的自动化工厂，里面有几百个加工车间（外设，比如 GPIO 是控制灯的车间，USART 是通信车间）。
- 主时钟（HCLK/SYSCLK）：是工厂里的大发动机。
- 外设时钟：是从大发动机连接到各个车间的传动皮带。
STM32 的设计逻辑是： 为了极度省电，工厂默认所有的传动皮带都是拆掉的。也就是说，虽然大发动机（主频）在转，但动力传不到具体车间里。如果你想让 GPIO 车间工作，你必须先手动“合上电闸”或者“挂上皮带”。
为什么要搞得这么麻烦？（核心逻辑：低功耗）
51 单片机默认时钟是全开的，简单但费电。 STM32 作为高性能芯片，集成了非常多的外设。如果这些外设的时钟全部默认开启：
- 功耗爆炸：即使你没用这些外设，数字电路在时钟驱动下也会不断产生翻转电流，导致芯片发烫，电池瞬间没电。
- 电磁干扰：无用的高频信号会产生不必要的干扰。
所以，STM32 遵循“按需分配”原则：你不用的东西，我不给供能。
3. 时钟树：动力是怎么传导的？
时钟的源头有很多，就像工厂可以由自备发电机供电，也可以由电网供电。
- HSE (高速外部时钟)：通常是电路板上那个金属外壳的晶振（比如 8MHz）。它最准。
- HSI (高速内部时钟)：芯片内部自带的，虽然没那么准，但能应急。
- PLL (锁相环/倍频器)：这是最神奇的地方。它能把 8MHz 的微弱动力，像加了涡轮增压一样，翻好几倍变成 72MHz 或 168MHz。
通常 8MHz] HSI[HSI 内部高速时钟
约 8MHz, 不够准] LSE[LSE 外部低速晶振
32.768kHz, 给RTC用] LSI[LSI 内部低速时钟
40kHz, 给看门狗用] end %% 倍频部分 subgraph Processing [2.倍频与切换-水处理] PLLMux{时钟源选择} PLL[PLL 锁相环
倍频器] SYS_Mux{系统时钟选择} HSE --> PLLMux HSI --> PLLMux PLLMux --> PLL PLL -->|x9| SYS_Mux HSE --> SYS_Mux end %% 总线分发部分 subgraph Bus [3.总线预分频-水管] SYSCLK((SYSCLK 系统时钟
通常 72MHz)) AHB_Pre[AHB 预分频器] APB1_Pre[APB1 低速预分频器
最高 36MHz] APB2_Pre[APB2 高速预分频器
最高 72MHz] SYS_Mux --> SYSCLK SYSCLK --> AHB_Pre AHB_Pre --> APB1_Pre AHB_Pre --> APB2_Pre end %% 外设部分 subgraph Peripherals [4.外设-水龙头] AHB_Pre --> DMA[DMA / 复位控制器] APB1_Pre --> TIM2[Timer 2,3,4] APB1_Pre --> UART2[UART 2,3] APB1_Pre --> I2C[I2C 1,2] APB2_Pre --> GPIO[GPIO A, B, C...] APB2_Pre --> UART1[UART 1] APB2_Pre --> ADC[ADC 1,2] APB2_Pre --> SPI1[SPI 1] end %% 样式美化 style SYSCLK fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:2px style PLL fill:#fcf,stroke:#333 style Sources fill:#e1f5fe,stroke:#01579b style Peripherals fill:#fff9c4,stroke:#fbc02d
为什么要有这么多时钟源
- HSE (High-Speed External)：你的开发板上那个金属的小疙瘩（晶振）。它是最准的，做串口通信、USB 等对时间敏感的任务必须用它。
- HSI (High-Speed Internal)：芯片内置的电阻电容震荡产生。优点是启动快、不用钱，缺点是受温度影响大，会“跑偏”。
- LSE/LSI：就像家里的闹钟电池，功率极低，专门给 RTC（实时时钟/万年历） 或 看门狗（防止程序死机） 这种需要 24 小时待命的模块用。
不同的总线（APB1 与 APB2）
这是初学者最容易搞混的地方：
- APB2 (高速总线)：通常运行在 72MHz。它连接的是最重要的外设，比如 GPIO（控制灯、按键快不快全靠它）、UART1、ADC。
- APB1 (低速总线)：为了节能，它的上限通常只有 36MHz。挂载的是一些没必要跑那么快的模块，比如一般的定时器、I2C 通信等。
1、这里可能会产生疑问，为什么将 I2C 和 UART 挂在到 APB1 低速总线上，我们先来看看所谓的“低速”总线 APB1
- APB1 总线频率：通常是 $36\text{ MHz}$（即每秒钟翻转 36,000,000 次）。
- UART 常用速率：$115200\text{ bps}$（约 $0.1\text{ MHz}$）。
- I2C 常用速率：标准模式 $100\text{ kbps}$，快速模式 $400\text{ kbps}$（约 $0.4\text{ MHz}$）。
结论：即使是所谓的“低速”总线 APB1（$36\text{ MHz}$），它的速度也是 I2C 和 UART 物理传输速率的 几十倍甚至几百倍。 对于这些外设来说，APB1 提供的带宽已经绰绰有余了。把它们挂在 $72\text{ MHz}$ 的 APB2 上，完全是浪费。
2、你可能会问：既然 UART 都不需要高速，那 GPIO 为什么要高速？
- GPIO（通用输入输出）：有时候我们需要用 GPIO 模拟一些非常复杂的协议，或者输出极高频率的脉冲（比如驱动高速功率管）。如果 GPIO 总线慢，输出的波形就会“抖动”或者变圆，无法精准控制。
- ADC（模数转换）：ADC 需要在极短的时间内对模拟电压进行采样。采样频率越高，还原的信号越准，这必须依靠高速时钟支持。
- TIM1/TIM8：这些是高级定时器，用于控制电机的精准补差。如果时钟不够快，控制精度就会下降。
3、一个有趣的例外：UART1
如果你仔细看时钟树，你会发现 USART1 往往是挂在 APB2（高速）上的，而 USART2, 3 挂在 APB1 上。这是为什么呢？
- 启动与刷机：STM32 的串口下载（Bootloader）通常默认使用 USART1。为了保证在各种复杂情况下都能快速、可靠地通信，官方把它放在了高速总线上。
- 最高上限：如果你真的需要极限的串口波特率（比如几兆比特每秒），USART1 能够提供比其他串口更高的上限。
PLL（倍频器）是核心魔术师
如果你外接了一个 8MHz 的晶振，但你希望芯片跑在 72MHz。怎么办？ PLL 就是干这个的。它能把输入的 8MHz “乘”上一个倍数（比如 9 倍），得到 72MHz。
重点理解：总线层级
在学习时钟树时，你会看到两个重要的“分发器”，它们叫 APB 总线：
- APB1：低速总线（最高通常 36MHz 或 42MHz）。连接的是比较慢的外设（如串口 UART2、普通定时器）。
- APB2：高速总线（最高通常 72MHz 或 84MHz）。连接的是重要的、需要快的模块（如 GPIO、串口 UART1、高级定时器）。
记住这个知识点： 当你在查手册开启时钟时，一定要看清楚你的外设是挂在 APB1 还是 APB2 下。挂错了总线，时钟函数就调错了。