Progettazione e verifica dell'interfaccia SPI integrata nell'ASIC multi-canale "ORION" per la cattura di eventi X e Gamma dallo spazio remoto mediante schiera di Rivelatori a Deriva in Silicio e Scintillatore

THESEUS mission, supported by the European Space Agency (ESA), focuses on the study of high-energy events in remote space through a space payload equipped with different instruments. One of these is defined as X-Gamma Rays Imaging Spectrometer (XGIS) and has been designed to detect and process high-energy X-rays and low-energy Gamma rays for scientific purposes, like space exploration and genesis. For the acquisition, saving and processing of data, the XGIS will be equipped with a chip called ORION, which is an integrated circuit designed by the collaboration between the University of Pavia and the Polytechnic of Milan. The core of this thesis consists in the design, simulation, synthesis and physical implementation of a Serial Peripheral Interface (SPI) with the help of software such as ModelSim and Cadence (Encounter). The SPI is a communication interface that, in this case, has the task of managing the digital data representing information regarding the events detected by the acquisition phase in the various registers, with also the possibility to configure the integrated circuit and verify the current configuration.

Il progetto THESEUS, supportato dalla European Space Agency (ESA), prevede lo studio di eventi ad alta energia nello spazio remoto tramite un veicolo spaziale dotato di specifiche strumentazioni. Una di queste è definita come X-Gamma Rays Imaging Spectrometer (XGIS) ed è stata studiata affinché possa rilevare ed elaborare raggi X ad alta energia e raggi Gamma a bassa energia per obiettivi scientifici legati all’esplorazione dello spazio ed allo studio delle sue origini. Per l’acquisizione, il salvataggio e l’elaborazione dei dati, l’XGIS sarà dotato di un chip chiamato ORION, che è un circuito integrato progettato dalla collaborazione tra l’Università di Pavia e il Politecnico di Milano. Il nucleo centrale di questa tesi consiste nella progettazione, nella simulazione, nella sintesi e nell’implementazione fisica di una Serial Peripheral Interface (SPI) con l’aiuto di software quali ModelSim e Cadence (Encounter). Il protocollo SPI in questo caso ha il compito di gestire i dati digitali che rappresentano informazioni riguardanti gli eventi rilevati nella fase di acquisizione nei diversi registri. Inoltre ha la funzione di poter configurare il circuito integrato e verificare la configurazione corrente.