单片机（MCU）广泛用于控制所有类型的电子设备，MCU由CPU（中央处理单元）、存储器和实现各种外设支持功能的附加电路组成。
CPU通过读取程序和以下指令进行操作：读取数据、进行计算和比较、根据比较结果生成其他操作等指令。内存的作用不仅是存储数据，还包括程序本身。
MCU还包括实现各种外围功能的电路，从而可以更轻松地在各种设置中进行部署。例如，MCU通常包括各种I/O（输入和输出）端口，以促进CPU与外部传感器和开关之间的信号流。它还通常包括一个或多个ADC（模拟/数字转换器）以将输入的模拟信号转换为数字值，以及一个或多个DAC（数字/模拟转换器）以将数字值转换为输出模拟信号。这些I/O端口和转换器支持使用各种信号类型。
单片机应用最多的一个外设是RTC（实时时钟），它用于实现准确的时间测量和时间监控，并被引用或依赖于时间的进程广泛使用。另一个常见的外设是UART（通用异步接收器发送器），用于将并行信号转换为串行信号，并将串行信号转换为并行信号。
重要外设：GPIO接口
GPIO（通用输入/输出）端口处理传入和传出的数字信号。作为输入端口，它可用于将从开关接收到的ON/OFF信号或从传感器接收到的数字读数与CPU进行通信。作为输出口，它可以根据CPU指令和计算结果驱动外部操作——例如，根据计算结果驱动LED显示屏，或者输出驱动信号给电机。
GPIO也被称为“通用接口”，因为每个引脚都可以自由设置为用作输入或输出。在早期的MCU中，每个端口要么专门输入，要么专门输出。然而，GPIO是灵活的。如果它有8个引脚，您可以将它们设置为最适合您的需要：4输入和4输出，或7输入和1输出，或任何其他组合。
需要注意的是，当程序读取、写入和操作数字值（0和1）时，外部设备通常使用信号电平：低电压和高电压。
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