本发明公开了单片机外设原子操作控制方法、系统及单片机，方法其包括：确定是否执行外设原子操作；当需要执行外设原子操作时获取原子地址译码结果，并根据原子地址译码结果选择对外设寄存器组的某一个外设寄存器进行写操作；根据原子地址译码结果选择原子操作数据，并将原子操作数据写入当前外设寄存器。本发明通过对外设寄存器执行外设原子操作，能够对外设寄存器实施更快速的读写操作，提高了CPU的执行效率并降低了单片机的功耗，同时可以保证对外设寄存器的操作完全生效，不会被中断或者优先级高的访问打断而导致配置错误，保证了原有操作的原子性。