Низкоуровневым программированием обычно называют программирование процессора или контроллера, который непосредственно связан своими периферийными устройствами со специфической внешней аппаратурой (прибором). При этом сама задача программирования тесно связана с уровнем взаимодействия с аппаратурой, с устройством интерфейсов ввода-вывода, временными диаграммами этих интерфейсов и с физической задачей, которая должна решаться данной аппаратурой. Как следствие, низкоуровневый программист должен не только владеть языками, средами и методами программирования, не только владеть основами ЦОС, но также должен иметь определённый технический (инженерный) кругозор, чтобы уметь (или быть расположенным, чтобы) разобраться в физической задаче, стоящей перед аппаратурой.

Языком низкоуровневого программирования традиционно считался язык ассемблера (специфический для каждой архитектуры). В наши дни для низкоуровневых задач широко применяется язык высокого уровня Си, который поддерживается большинством сред разработок современных процессоров (контроллеров).

Важными источниками информации для низкоуровневого программиста являются: User's Мanual, Programming Manual,  Data Sheet на процессор (контроллер), а также Руководство и Низкоуровневое описание на аппаратуру (прибор).

Для низкоуровневого программиста важными вспомогательными возможностями при отладке ПО являются: внутрисхемные отладчики (например, подключаемые через интерфейс JTAG), свободные порты и интерфейсы ввода-вывода процессора (контроллера), индикаторы и органы управления прибора. Навык обращения с осциллографом, безусловно, пригодится такому программисту.

Дискуссионным вопросом (вопросом о терминах) является вопрос: включать ли процесс проектирования на основе CPLD или FPGA (FPGA design) в понятие низкоуровневое программирование? С одной стороны, FPGA design требует языков параллельного программирования для описания параллельных физических процессов (а фактически – описания цифровой электрической схемы), требует большого количества физических привязок проекта FPGA к возможностям FPGA, к её временны́м физическим характеристикам, требует описания средствами языка физических процессов на линиях и интерфейсах при верификации проекта. С другой стороны, языки параллельного программирования активно впитывают, например, наработки на языке Си. Проекты FPGA могут включать в себя процессоры и контроллеры, которые требуют классических  инструментов низкоуровневого программирования.

Важно отметить, что в современных системах низкоуровневое программирование разделяется ещё на целый ряд подуровней, как это описано в статье Уровни программных и аппаратных средств.

---

Пример использования термина

Системы сбора данных, представленные ниже, предоставляют возможность пользовательского низкоуровневого программирования сигнального процессора или контроллера. 

АЦП: 14 бит; 16/32 каналов;
±0,156 В…10 В; 400 кГц
ЦАП: 12 бит; 2 канала; ±5 В; 8 мкс
Цифровые входы/выходы:
16/16 TTL 5 В
Интерфейс: USB 2.0

Модуль АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 14 бит, 400 кГц, USB

E14-440

АЦП: 16 бит; 16/32 каналов;
±0,2 В…10 В; 2 МГц
ЦАП: 16 бит; 2 канала; ±5 В; 1 МГц
Цифровые входы/выходы:
17/16, ТТЛ 5 В
Интерфейс: USB 2.0 (high-speed), Ethernet (100 Мбит)
Гальваническая развязка.

Модуль АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 16 бит, 2 МГц, USB, Ethernet

E-502

АЦП: 16 бит; 16/32 каналов;
±0,2 В…10 В; 2 МГц
ЦАП: 16 бит; 2 канала; ±5 В; 1 МГц
Цифровые входы/выходы:
18/16 TTL 5 В
Интерфейс: PCI Express

Плата АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 16 бит, 2 МГц, PCI Express

L-502

АЦП: 12 бит; 8 каналов;
±0,16 В…5 В; 120 кГц
ЦАП: 8 бит; 1 канал; ±5 В; 10 мс
Цифровые входы/выходы: 8 TTL 5 В
Интерфейс: USB 2.0

Модуль АЦП/ЦАП
8 каналов, 12 бит, 120 кГц, USB

E-154

Интерфейсы:
USB 2.0 - 16 Мбайт/с;
Ethernet - 10 Мбайт/с;
Память: 32 MB RAM, 2 GB Flash (опция)
Питание: ~220 В, =12 В, =27 В
Габариты: 236x133x378 мм, переносная конструкция

Крейт на 8 модулей

LTR-EU-8

Интерфейсы:
USB 2.0 - 16 Мбайт/с;
Ethernet - 10 Мбайт/с;
Память: 32 MB RAM, 2 GB Flash (опция)
Питание: ~220 В, =12 В, =27 В
Габариты: 481х136х406 мм, ширина 19", высота 3U

Крейт на 16 модулей

LTR-EU-16

Интерфейсы:
USB 2.0 - 16 Мбайт/с;
Ethernet - 10 Мбайт/с;
Память: 32 MB RAM, 2 GB Flash (опция)
Питание: ~220 В, внешний адаптер
Габариты: 135х61х189 мм

Крейт на 2 модуля

LTR-EU-2

АЦП: 14 бит; 16/32 каналов;
±0,08 В…5 В; 400 кГц
ЦАП: 14 бит; 2 канала; ±5 В; 8 мкс
Цифровые входы/выходы:
16/16 TTL 5 В
Интерфейс: PCI

Плата АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 14 бит, 400 кГц, PCI

L-780M

АЦП: 12 бит; 16/32 каналов;
±0,6 В…5 В; 3 МГц
ЦАП: 12 бит; 2 канала; ±5 В; 8 мкс
Цифровые входы/выходы:
16/16 TTL 5 В
Интерфейс: PCI

Плата АЦП/ЦАП
16/32 каналов, 12 бит, 3 МГц, PCI

L-783M