I microcontrollori AVR XMEGA di Atmel offrono la migliore combinazione possibile di prestazioni in tempo reale, alta integrazione e basso consumo energetico per le applicazioni di MCU a 8/16-bit. I dispositivi AVR XMEGA di Atmel impiegano convertitori analogici-digitali avanzati (ADC) che garantiscono velocità elevate e un'alta risoluzione. Questi ADC offrono fino a quattro canali di conversione con differenti registri dei risultati, che possono avere diversi processi di impostazione e configurazione. Ciò comporta una maggiore facilità d'uso poiché moduli di software diversi possono accedere e utilizzare in modo indipendente un ADC.
Il Sistema di gestione degli eventi facilita la segnalazione interperiferica garantendo un tempo di risposta breve e prevedibile al 100%. Questo assicura un controllo in tempo reale e consente di scaricare la CPU poiché ogni volta che un evento viene utilizzato, un interrupt con commutazione di contesto viene eliminato. La maggior parte delle periferiche e il controller DMA sono collegati al Sistema di gestione degli eventi. Invece, la serie AVR XMEGA E è dotata di un Sistema di gestione degli eventi periferico asincrono.
Il controller di accesso diretto alla memoria (DMA) a 4 canali AVR XMEGA può essere utilizzato per un trasferimento rapido dei dati indipendente dalla CPU tra qualunque combinazione di memoria dati e periferiche. I dispositivi AVR XMEGA utilizzano la CPU AVR di Atmel. Il set di istruzioni e il design della CPU sono sintonizzati per minimizzare la dimensione del codice e massimizzare la velocità di esecuzione. La capacità di eseguire le operazioni aritmetiche e logiche in un singolo ciclo consente ai microcontrollori AVR XMEGA di raggiungere prestazioni di circa 1 MPS per MHz. Il file di registro di rapido accesso con 32 registri di lavoro a 8 bit per impieghi generici è collegato direttamente all'unità logica aritmetica (ALU). Durante un ciclo di clock singolo, l'ALU può essere alimentata da due registri arbitrari, eseguire un'operazione richiesta e riscrivere il risultato. Fornisce un supporto efficiente per le operazioni aritmetiche a 8, 16 e a 32 bit.