單片機（MCU）廣泛用于控制所有類型的電子設備，MCU由CPU（中央處理單元）、存儲器和實現各種外設支持功能的附加電路組成。

CPU通過讀取程序和以下指令進行操作：讀取數據、進行計算和比較、根據比較結果生成其他操作等指令。內存的作用不僅是存儲數據，還包括程序本身。

MCU還包括實現各種外圍功能的電路，從而可以更輕松地在各種設置中進行部署。例如，MCU通常包括各種I/O（輸入和輸出）端口，以促進CPU與外部傳感器和開關之間的信號流。它還通常包括一個或多個ADC（模擬/數字轉換器）以將輸入的模擬信號轉換為數字值，以及一個或多個DAC（數字/模擬轉換器）以將數字值轉換為輸出模擬信號。這些I/O端口和轉換器支持使用各種信號類型。

單片機應用最多的一個外設是RTC（實時時鐘），它用于實現準確的時間測量和時間監控，并被引用或依賴于時間的進程廣泛使用。另一個常見的外設是UART（通用異步接收器發送器），用于將并行信號轉換為串行信號，并將串行信號轉換為并行信號。

重要外設：GPIO接口

GPIO（通用輸入/輸出）端口處理傳入和傳出的數字信號。作為輸入端口，它可用于將從開關接收到的ON/OFF信號或從傳感器接收到的數字讀數與CPU進行通信。作為輸出口，它可以根據CPU指令和計算結果驅動外部操作——例如，根據計算結果驅動LED顯示屏，或者輸出驅動信號給電機。

GPIO也被稱為“通用接口”，因為每個引腳都可以自由設置為用作輸入或輸出。在早期的MCU中，每個端口要么專門輸入，要么專門輸出。然而，GPIO是靈活的。如果它有8個引腳，您可以將它們設置為最適合您的需要：4輸入和4輸出，或7輸入和1輸出，或任何其他組合。

需要注意的是，當程序讀取、寫入和操作數字值（0和1）時，外部設備通常使用信號電平：低電壓和高電壓。