1.演算法模擬效果
vivado2019.2模擬結果如下：
平方環鎖定收斂曲線：
工作初始時間，發射端載波cos0和接收端載波cos不同步：
收斂之後，發射端載波cos0和接收端載波cos基本同步：
系統的RTL結構圖如下：
平方環內部結構如下：
2.演算法涉及理論知識概要
BPSK（Binary Phase Shift Keying）數字平方環是一種用於載波恢復的非資料輔助同步方法，特別適用於二進位制相移鍵控調製訊號的解調。它利用訊號的相位資訊，透過平方處理和低通濾波等步驟，從接收到的訊號中提取出載波的相位，從而實現相干解調。
平方環是一種常用的相干解調方法。調製訊號經過一個平方裝置，進行平方操作，再經過一箇中心頻率為2fc的帶通濾波器，濾除直流成分和攜帶的部分資訊成分，得到二倍頻訊號cos(4πfct+2φ)。使用倍頻訊號驅動鎖相環，得到對應的正弦訊號sin(4πfct+2φ)，經過二分頻和90°相移，獲得載波訊號，從而用於相干解調獲得基帶訊號s(t)。
數字平方環主要包括三個主要部分：平方器、低通濾波器（LPF）、相位誤差檢測與調整。其工作流程如下：
3.Verilog核心程式
`timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2024/06/13 06:03:25
// Design Name:
// Module Name: tops_squarePLL
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//
module tops_squarePLL(
input i_clk, //時鐘
input i_rst, //復位訊號
input signed[1:0]i_X, //輸入資料：32MHz
output signed[7:0]o_BPSK,
output signed[7:0]o_cos0,
output signed[7:0]o_sin0,
output signed[7:0]o_cos,
output signed[7:0]o_sin,
output signed[14:0]o_bpsk2,
output signed[14:0]o_bpsk2_BF,
output signed[28:0]o_low_filter,
output signed[28:0]o_loop
);
bpsk_MOD bpsk_MOD_u(
.i_clk (i_clk), //時鐘
.i_rst (i_rst), //復位訊號
.i_X (i_X), //輸入資料：32MHz
.o_BPSK (o_BPSK),
.o_cos (o_cos0),
.o_sin (o_sin0)
);
tops tops_u(
.i_clk (i_clk), //時鐘
.i_rst (i_rst), //復位訊號
.i_bpsk (o_BPSK), //輸入資料：32MHz
.o_cos (o_cos),
.o_sin (o_sin),
.o_bpsk2 (o_bpsk2),
.o_bpsk2_BF (o_bpsk2_BF),
.o_sinXcos (),
.o_BFsinXcos (),
.o_low_filter (o_low_filter),
.o_loop (o_loop)
);
endmodule
00_066m