ATmega328P是基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其单时钟周期指令执行时间，ATmega328P的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

ATmega328结构框图

AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元 (ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。

ATmega328有如下特点: 32K字节的系统内可编程Flash(具有在编程过程中还可以读的能力，即 RWW)， 1k 字节 EEPROM， 2K 字节 SRAM，23个通用 I/O 口线， 32 个通用工作寄存器，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C), 片内/外中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接口，一个SPI串行端口，一个 6 路 10 位 ADC (TQFP 与 MLF 封装的器件具有 8 路 10 位 ADC)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，以及五种可以通过软件选择的省电模式。空闲模式时 CPU 停止工作，而 SRAM、 T/C、 USART、两线串行接口、 SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，寄存器的内容则一直保持；省电模式时异步定时器继续运行，以允许用户维持时间基准，器件的其他部分则处于睡眠状态； ADC 噪声抑制模式时 CPU 和所有的 I/O 模块停止运行，而异步定时器和 ADC 继续工作，以减少 ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式时振荡器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力。
ATmega328是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的。片内 ISP Flash可以通过 SPI 接口、通用编程器，或引导程序进行多次编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序来下载到应用 Flash 存储区。在更新应用 Flash 存储区时引导程序区的代码继续运行，从而实现了 FLASH 的 RWW 操作。 通过将 8 位 RISC CPU 与系统内可编程的 Flash集成在一个芯片内， ATmega328 为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案。