配置外设参数与时钟频率 (PCLK1, PCLK2) 的关系

🔧 深入理解 PCLK1 和 PCLK2：本质与可变性

1. 它们是什么？

• PCLK1 和 PCLK2 是 STM32内部时钟信号的名字，就像电路板上的导线一样，是实实在在的物理信号线。
• 它们代表了 APB1总线 和 APB2总线 上传输数据、驱动外设工作的 时钟频率。
• 它们不是固定值！它们是可配置的时钟频率。

2. 它们的值从哪里来？(时钟树 - Clock Tree)

STM32有一个复杂的时钟树 (Clock Tree)。想象成一个水源（晶振）经过一系列管道（预分频器）、阀门（多路选择器）和水泵（锁相环PLL），最终分配到各个用水点（总线、外设）。

• 源头： 通常是一个外部晶振 (HSE) 或内部RC振荡器 (HSI)。例如 8MHz 晶振。
• 核心引擎： 锁相环 (PLL)。它能把低频的输入时钟（如8MHz）倍频成很高的频率（如72MHz）。这个高频时钟通常就是 SYSCLK (系统时钟)。
• HCLK (AHB时钟)： SYSCLK 直接或经过一个 AHB预分频器 (HPRE) 得到 HCLK。HCLK 是CPU、内存、DMA的工作频率，也是APB总线的源头。HCLK 通常等于 SYSCLK (即 HPRE 分频系数=1)。
• PCLK1 (APB1时钟)： HCLK 经过 APB1预分频器 (PPRE1) 分频得到 PCLK1。公式：PCLK1 = HCLK / APB1_Prescaler。
  • APB1_Prescaler 可以是 1, 2, 4, 8, 16 (由 PPRE1 位域在 RCC_CFGR 寄存器中配置)。
  • 关键限制： PCLK1 的最大频率通常远低于 HCLK (例如STM32F1最大36MHz, F4最大54MHz)。配置过高会导致外设工作不稳定或无法工作！
• PCLK2 (APB2时钟)： HCLK 经过 APB2预分频器 (PPRE2) 分频得到 PCLK2。公式：PCLK2 = HCLK / APB2_Prescaler。
  • APB2_Prescaler 同样可以是 1, 2, 4, 8, 16 (由 PPRE2 位域在 RCC_CFGR 寄存器中配置)。
  • PCLK2 的最大频率通常比 PCLK1 高 (例如STM32F1最大72MHz, F4最大108MHz)，因为它连接高速外设。

3. 谁可以改变 PCLK1 和 PCLK2 的值？(开发者！)

• 你！(开发者) 通过编写代码配置STM32的 RCC (Reset and Clock Control) 模块来改变它们。
• 如何改变？ 通过设置 RCC_CFGR 寄存器中的 PPRE1 和 PPRE2 位域来选择不同的分频系数。
• 何时改变？ 通常在系统启动初期，在 main() 函数开始执行用户代码之前，由启动文件或用户编写的 SystemClock_Config() 函数完成整个时钟系统的配置（包括PLL倍频、AHB/APB分频等）。配置完成后，PCLK1 和 PCLK2 的值在程序运行时通常是固定不变的，除非有特殊需求（如动态功耗管理）。

🚰 形象理解：自来水系统

• 水源 (HSE/HSI): 你家附近的水库或水井 (原始水源，有一定水压/水量，如8MPa)。
• 水泵和加压站 (PLL): 把水库的水抽上来并加压到很高 (变成 SYSCLK/HCLK, 如72MPa)。这是城市主供水管压力。
• 主供水管 (HCLK / AHB): 城市的主干道水管，承受高压 (72MPa)，供应核心区域 (CPU, 内存)。
• 区域减压阀 (PPRE1 / APB1预分频器): 在主水管进入老城区 (APB1) 的入口处安装的减压阀。你可以调节这个阀门 (PPRE1 的值)：
  • 阀门开度=1 (不分频)：老城区水压 = 主水管压 = 72MPa -> 太高了！老旧的管道 (低速外设) 会爆裂！(不允许！)
  • 阀门开度=2 (分频2)：老城区水压 = 72MPa / 2 = 36MPa -> 这是老城区管道 (APB1外设) 能承受的安全压力 (PCLK1)。
  • 阀门开度=4：水压=18MPa，更低更安全，但水流(性能)也变慢了。
• 区域减压阀 (PPRE2 / APB2预分频器): 在主水管进入新开发区 (APB2) 的入口处安装的减压阀。你也可以调节它 (PPRE2 的值)：
  • 阀门开度=1 (不分频)：新城区水压 = 主水管压 = 72MPa -> 新区的管道 (高速外设如GPIO, ADC, TIM1) 就是按这个高压设计的，工作得很好 (PCLK2)。
  • 阀门开度=2：水压=36MPa -> 也能用，但设备可能达不到最佳性能 (比如高压清洗机冲力不够了)。
• 外设 (水龙头/设备): 你家厨房的水龙头 (UART)、淋浴喷头 (TIM)、花园灌溉系统 (ADC)。
  • 老城区 (APB1) 的你：只能用经过 PPRE1 减压阀后的水 (36MPa)。你买了个需要30MPa才能正常工作的进口咖啡机 (USART2)，你得确保减压阀设置正确 (PPRE1=2)，否则要么压力不够泡不出咖啡 (波特率不对)，要么压力太高冲坏机器 (超频损坏)。
  • 新城区 (APB2) 的你：享受主水管压力 (72MPa)。你新装的高压按摩浴缸 (TIM1) 就需要这个压力才舒服。你把 PPRE2 阀门开度设成1 (不分频)，完美！

🔧 在代码中如何体现 (以HAL库为例)

• 在这段代码中，开发者 (你) 通过设置 RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; 决定了 PCLK1 = 72MHz / 2 = 36MHz。
• 通过设置 RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; 决定了 PCLK2 = 72MHz / 1 = 72MHz。
• 一旦 HAL_RCC_ClockConfig() 执行成功，PCLK1 和 PCLK2 就按照你的配置运行了。后续的外设初始化（如UART波特率设置、定时器周期计算）都会基于这个配置好的频率。

📌 关键总结

1. PCLK1 和 PCLK2 是什么？ 它们是STM32内部驱动APB1和APB2总线上外设工作的时钟频率信号。
2. 它们是固定的吗？ NO! 它们是可配置的。
3. 谁改变它们？ 开发者 (你) 通过配置RCC模块中的 APB预分频器 (PPRE1 和 PPRE2) 来改变。通常在系统初始化函数 (SystemClock_Config) 中完成。
4. 如何改变？ 设置 RCC_CFGR 寄存器的 PPRE1[2:0] 和 PPRE2[2:0] 位 (或使用库函数如HAL的 RCC_ClkInitStruct.APBxCLKDivider) 来选择分频系数 (1, 2, 4, 8, 16)。
5. 为什么需要知道它们的值？ 因为挂载在APB1/APB2上的外设 (UART, TIM, ADC, SPI等) 的核心工作参数 (波特率、定时周期、采样率) 的计算都直接依赖于 PCLK1 或 PCLK2 的实际频率值。库函数内部会获取这些值进行计算，但你需要确保你的时钟配置（分频系数）是合理的，并且理解外设性能限制（最大允许时钟频率）。
6. 形象记忆： 把 HCLK 想象成主水管高压，PPRE1/PPRE2 就是安装在通往老城区(APB1)/新城区(APB2)支管上的减压阀。你(开发者)就是安装和调节阀门的人，必须根据“城区”(总线)的承受能力(“外设最大频率限制”)和“设备”(具体外设)的需求(“工作参数计算”)来合理设置阀门开度(分频系数)，保证水压(时钟频率)合适。