La ricerca è focalizzata sullo studio e lo sviluppo di architetture di elaborazione di segnali digitali in ambiente VHDL e Verilog. Questo approccio porta alla descrizione di strutture circuitali che possono essere implementate tanto in dispositivi elettronici configurabili (DSP, FPGA, SoC-Linux based) quanto in circuiti ASIC. La prima scelta implementativa è attuata per la prototipazione di circuiti e sistemi digitali e quando la proprietà di riconfigurabilità è un fattore chiave nell’applicazione a cui l’architettura di elaborazione è destinata. La seconda soluzione implementativa è perseguita quando lo richiedono particolari esigenze prestazionali o quando l’applicazione corrisponde a ingenti volumi di produzione.
In quest’ottica l'attività di ricerca riguarda principalmente lo sviluppo, la prototipazione e l’ingegnerizzazione di architetture digitali negli aspetti hardware, firmware e software per l'elaborazione digitale ad altissime prestazioni di segnali e dati con massivi trattamenti algoritmici in tempo reale.
I principali ambiti applicativi in cui la ricerca ha dato e continua a dare significativi contributi spaziano dai circuiti digitali “time-mode” di ultima generazione all’elettronica di potenza con sistemi di controllo di alimentazione ed in particolare gestione dell'energia nel settore automotive, dal trattamento dell’informazione in uscita da rivelatori di fotoni nel settore fisico e biomedicale all’elaborazione di immagini e di segnali video.
Tali attività sono per la maggior parte inquadrate in contratti di ricerca e accordi di collaborazione con istituzioni scientifiche nazionali ed internazionali e hanno prodotto oltre trecento pubblicazioni su riviste e atti di congressi internazionali.

• Circuiti e Sistemi "Time-Mode"

I circuiti "Time-Mode"codificano l’informazione come differenza di tempi di occorrenza di eventi digitali. In questi circuiti il convertitore "time-to-digital" (TDC) è un componente di base, cioè un sistema per mappare una variabile temporale in un codice digitale.
Le applicazioni attuali e soprattutto in prospettiva di questi circuiti sono numerosissime e trasversali a molti settori scientifici e industriali, dai sistemi LIDAR nel settore automobilistico e della cibernetica (Smart Mobility, Industria 4.0) ai sistemi di imaging medicale quali SPECT e PET (Health), dai sistemi di visione "time-of-flight" per l’industria (Industria 4.0) a sistemi di scansione laser per l'automazione industriale (Industria 4.0), solo per citarne alcune.
Le tecnologie abilitanti per questi circuiti sono i dispositivi FPGA. È noto infatti che l'implementazione può essere eseguita sia in ASIC digitali che in FPGA, ma, ovviamente, quest’ultima è di gran lunga preferibile anche solo per i costi di sviluppo enormemente inferiori e la maggiore flessibilità delle architetture implementate grazie alle risorse riprogrammabili del dispositivo. Ciò è ancora più vero alla luce del fatto che l'enorme evoluzione dei dispositivi FPGA sta riducendo sempre più il divario di prestazioni rispetto alle controparti ASIC.
La ricerca si occupa principalmente dello sviluppo di architetture TDC innovative ad alte prestazioni progettate per dispositivi FPGA e SoC, diverse delle quali sono riconosciute come soluzioni oltre lo stato dell'arte.

• Elettronica di Potenza

La ricerca attiva da oltre quindici anni è focalizzata sullo studio e lo sviluppo di architetture digitali innovative di controllo per la gestione dell’energia. Dapprima il mainstream è stato il controllo digitale nei convertitori DC-DC per alimentazioni di bassa potenza, dove ad esempio l’innovatività di un ciruito progettato è stata riconosciuta dalla IEEE Power Electronics Society con il Prize Paper Award del 2004 e brevetto internazionale. Successivamente l’attenzione si è polarizzata sullo sviluppo di soluzioni innovative per il controllo digitale dei processi di scarica e carica nelle celle di accumulo impiegate in condizioni operative di forte stress, come nella trazione elettrica veicolare. Ad esempio, si è sviluppata, validata sperimentalmente ed ingegnerizzata (progetto di mobilità sostenibile “Green Move”) un’architettura elettronica del tutto innovativa di controllo del flusso di energia negli array di accumulatori agli ioni di litio usati nella categoria dei veicoli elettrici leggeri (LEV), la quale permette di unire l’elevata densità di potenza dei supercondensatori con l’elevata densità energetica delle celle al litio. Inoltre, la ricerca investiga sistemi digitali di gestione dell’energia nell’ambito della "generazione distribuita", in cui dispositivi all'interno del sistema di distribuzione possono essere sia utenti che generatori. Ciò migliora significativamente le prestazioni delle reti di distribuzione, che, come è noto, possono subire gravi limitazioni in termini di energia e potenza a seconda delle condizioni di carico. In questo ambito, sono studiate e realizzate architetture digitali ad elevata efficienza per gestire l’accumulo modulare con scambio di energia con la rete di distribuzione in entrambe le direzioni. I risultati trovano applicazione anche nell'ambito delle fonti di energia rinnovabile, in particolare fotovoltaica.

• Rivelatori di radiazione: metodi per il processamento ottimo digitale dei segnali

Il gruppo studia fin dal 1992 i metodi per l’elaborazione digitale dei segnali da rivelatori di radiazione. In specifico le milestones sono lo studio e realizzazione sperimentale di metodologie DSP per il trattamento multicanale in tempo reale dei dati in uscita da rivelatori di radiazione; lo studio e realizzazione di filtri ottimi digitali adattati alle forme d’onda dei segnali e al rumore reale associato al segnale; algoritmi per la stima delle forme d’onda e metodi per la determinazione delle funzioni peso in presenza di vincoli temporali ed in frequenza; metodi di analisi delle forme d’onda; tecniche di DSP progettate per operare in tempo reale e contemporaneamente adattative a cambiamenti nelle caratteristiche del setup sperimentale.

• Elaborazione delle immagini

La ricerca consiste nello sviluppo e nell’implementazione di architetture digitali hardware, firmware e software per l’elaborazione e la trasmissione di segnali audio e video. Negli ultimi anni la ricerca si è concentrata nello sviluppo di sistemi elettronici per il trattamento delle immagini nel settore avionico. È stato ad esempio sviluppato il progetto, di un sistema multiprocessore basato su FPGA per la ricostruzione tridimensionale in tempo reale di immagini radar, dal design, alla realizzazione sia dal lato firmware che hardware e al trasferimento tecnologico. L’architettura sviluppata ha portato anche a contributi significativi in letteratura. Un processore digitale basato su dispositivi elettronici configurabili per la gestione integrata per immagini delle informazioni di volo in tempo reale ha comportato la definizione di strutture architetturali hardware-firmware-software con diversi elementi innovativi per garantire la richiesta di assoluta reliability.