微控制器 (MCU) 的时钟系统是系统运行的核心，它提供了各模块所需的时钟信号。本文以 GD32E103 系列 MCU 为例，详细讲解其 时钟树结构（Clock Tree）。通过理解时钟源、分配与预分频器设置，可以灵活配置系统时钟以实现高性能与低功耗平衡。

因为最近发现纯软件实现的AI应用并没什么竞争力，或者说被抄袭的成本比较低，复制也比较简单，于是重新开始上课学习MCU，顺便记录一点东西
在前面的文章如何在资源受限例如1核和1G内存的设备上运行一个合适的向量存储库及如何优化 有简单测试了下可能性，后续我会慢慢实现，做一个只能的玩偶~

时钟源

GD32E103 支持多种时钟源，提供不同的频率和应用场景：

1. HSI (High-Speed Internal)

   • 内部高速RC振荡器，频率为 8MHz。
   • 默认的系统启动时钟源，启动速度快。

2. HSE (High-Speed External)

   • 外部高速晶振（通常为 4~32MHz）。
   • 提供精确、稳定的时钟信号，适合对频率精度要求高的场景。

3. LSI (Low-Speed Internal)

   • 内部低速RC振荡器，频率为 40kHz。
   • 用于低功耗模式或独立的 RTC（实时时钟）功能。

4. LSE (Low-Speed External)

   • 外部低速晶振（通常为 32.768kHz）。
   • 主要用于 RTC 的时间保持。

5. PLL (Phase-Locked Loop)

   • 相位锁定环倍频器，支持输入时钟的多倍频输出。
   • 倍频后可生成高达 120MHz 的主系统时钟，适合高速运算场景。

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时钟分配与分频

时钟源经过分配和分频器后被用于不同模块：

1. 系统时钟路径

• 系统时钟（CK_SYS）通过多路选择器选择以下来源：
  • HSI
  • HSE
  • PLL 输出
• GD32E103 的系统时钟最高支持 120MHz。

2. 预分频器

系统时钟通过预分频器分配到不同总线和外设：

• AHB（Advanced High-Performance Bus）

  • 主总线，连接 CPU、SRAM、DMA 等核心模块。
  • 最大频率：120MHz。

• APB1（Advanced Peripheral Bus 1）

  • 低速外设总线（如 USART、I2C、定时器等）。
  • 最大频率：60MHz。

• APB2（Advanced Peripheral Bus 2）

  • 高速外设总线（如 GPIO、SPI 等）。
  • 最大频率：120MHz。

3. 外设分频器

部分外设的时钟需要进一步调整：

• 定时器
  • 可直接使用倍频后的 PLL 时钟。
• ADC 分频器
  • 降低时钟频率以满足 ADC 的 40MHz 输入限制。

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特殊用途的时钟

1. USB 时钟

   • USB 模块需要精确的 48MHz 时钟。
   • 由 PLL 倍频输出的专用通道生成，确保符合 USB 协议。

2. RTC 时钟

   • RTC 可选择 LSE、LSI 或 HSE 的低频分频信号作为时钟源。
   • 支持低功耗时间保持功能。

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时钟配置举例：生成 120MHz 系统时钟

以下是实现 120MHz 系统时钟的一般步骤：

1. 选择 HSE 作为输入时钟

   • 假设外部晶振频率为 8MHz。
   • 配置 PLLPRESEL = 1（选择 HSE）。
   • 配置 PREVDIVSEL = 1（无分频，直接进入 PLL）。

2. 设置 PLL 倍频系数

   • 设置 PLLMF = 15。
   • PLL 输出频率为：
     [
     8 , \text{MHz} \times 15 = 120 , \text{MHz}
     ]

3. 配置系统时钟选择器

   • 将系统时钟选择器设置为 10，选择 PLL 输出作为系统时钟。

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动态切换时钟源

GD32E103 支持在运行时通过控制信号动态切换时钟源：

• 00：HSI
• 01：HSE
• 10：PLL

例如，当外部晶振失效时，系统可自动切换到内部 HSI，保障时钟连续性。

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总结

GD32E103 的时钟树结构设计灵活，能满足多种应用场景：

• 高速运算： 通过 PLL 提供高达 120MHz 的系统主频。
• 低功耗模式： 支持低速 RC 振荡器 (LSI) 和低速晶振 (LSE)。
• 外设优化： AHB、APB1、APB2 总线分频器实现不同频率的精确匹配。

理解时钟树结构和时钟配置方式是优化系统性能和功耗的关键。

做了一些个练习，几乎所有的控制一开始就需要设置时钟，而且用逻辑分析仪分析I2C等数据传输时，也有单独的时钟线。据我目前唤醒的记忆理解，时钟应该是一切行为的最小周期（至少数字或编程层面吧），而不同的时钟频率也就对应了不同的速率。某些电机的控制需要脉冲信号的，我记得大概一个脉冲某些个时钟周期内给出一个高电平的1信号