Atmel的®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连接到算术逻辑单元（ALU），允许两个独立的寄存器进行访问的，一条指令可以在一个时钟周期。 “这种结构提高了代码效率，同时实现吞吐量高达10倍的速度比传统的CISC微控制器。

ATmega128A提供了以下功能：128 KB的系统内可编程Flash的同时读 - 写能力，4字节的EEPROM，4字节SRAM，53个一般用途I / O口线，32个通用工作寄存器，实时计数器（RTC），四个灵活的定时器/计数器具有比较模式和PWM，2个USART，面向字节的两线串行接口，8通道，10位ADC，具有可选差分输入级可编程

增益，可编程看门狗定时器内部振荡器，一个SPI串行端口，IEEE STD。1149.1标准的JTAG测试接口，也可用于访问片上调试系统，编程和六个可以通过软件进行选择的省电模式。空闲模式停止CPU同时允许SRAM，定时器/计数器，SPI端口和中断系统继续工作。掉电模式保存登记内容，但冻结振荡器，禁止所有其他芯片功能，直到下一个中​​断或硬件复位。在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余的设备处于睡眠状态。 ADC噪声抑制模式时终止CPU和所有的I / O模块，除了异步定时器和ADC，以减少ADC转换时的开关噪声。在待机模式下，晶体/谐振器振荡器运行，而其余的设备正在睡觉。这允许启动非常快，同时具有低功耗。在扩展Standby模式下，主振荡器和异步定时器继续运行。

该设备是采用Atmel的高密度非易失性存储器技术制造的。片上ISP Flash允许程序存储器进行在系统编程通过SPI串行接口，由传统的非易失性存储器编程，或者通过片上引导程序运行于AVR内核。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载在应用程序的闪存程序。在Boot区的软件将继续运行而应用Flash区更新，提供真正的同时读 - 写操作。通过将8位RISC CPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片上，爱特梅尔ATmega128A是一个功能强大的单片机，​​它提供了一个高度灵活和成本有效的解决方案为许多嵌入式控制应用。

ATmega128A AVR具有一整套的编程与系统开发工具的支持包括：C语言编译器，宏汇编，程序调试器/模拟器，在线仿真器，和评估套件。