单片机（microcontroller）是一种集成了 CPU、RAM、ROM、I/O 等部件的完整电脑系统。I/O 即 Input/Output，指的是单片机上的输入与输出。在单片机中，I/O 有多种不同的类型，例如数字 I/O、模拟 I/O、串口、SPI、I2C、PWM 等，而这些 I/O 可以用于和外部设备进行交互。
数字 I/O 主要用于单片机和数字设备（例如按钮、LED 灯、电机等）的连接。单片机数字 I/O 引脚一般只有两种状态：高电平和低电平，分别对应 1 和 0。开发者可以通过程序来控制数字 I/O 引脚的电平，从而实现对外部数字设备的控制。
数字 I/O 引脚可以是输入、输出或限制输入、开漏输出。输入模式用于监视数字输入，输出模式用于控制数字输出，限制输入模式可通过对输入电压加限制来防止输入始终处于高电平或低电平状态。开漏输出模式可以将数字 I/O 引脚拉到低电平，但无法拉到高电平，用于控制电平。
模拟 I/O 一般用于单片机和模拟设备（例如传感器、电压计等）的连接。模拟 I/O 引脚可以读取或输出模拟信号，即连续变化的信号。单片机可以通过模拟 I/O 引脚来获取外部设备所采集的数据或向外部设备输出模拟信号。
单片机模拟 I/O 引脚一般都有一个 ADC/DAC 转换器，可以将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。同样，程序控制 ADC/DAC 转换器也可以实现对外部模拟设备的控制。
串口（Serial Port）是单片机上常见的一种通信方式，可以和其他串口设备进行通信，例如 GPS 模块、蓝牙模块等。单片机可以通过数据发送和接收来实现和外部设备之间的信息交互。
SPI（Serial Peripheral Interface）和 I2C（Inter-Integrated Circuit）是另外两种常见的通信方式，通常用于和外部芯片（例如存储器、传感器等）之间进行交互。SPI 和 I2C 均有其独特的协议规定，从而实现正常的通信。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种改变输出输出信号占空比的方法。在单片机中，PWM 可用于控制模拟设备的亮度、电机的转速等，也可以用于信号调制。
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