защита:
1. буфера ввода-вывода (напр. наши АП или логика)
2. последовательно соединенный резистор - ограничение по току
3. стабилитроны (супрессоры), варисторы - зашита от статики, перенапряжения, переполюсовки (обеспечивает стабилитрон). Чуть хуже - диоды (в контроллере они есть, но слабые).
4. для аналоговых входов - маломощные ОУ. у них ограничение по току 2..10 мА. Контроллер от этого не умрет.
5. на питание контроллера не забудьте поставить стабилитрон. В случае выхода из строя стабилизатора - раскаленный стабилитрон приятнее, чем раскаленный контроллер
остальное - приводится в даташитах на конкретны мс. Напр. для АЦП приводится рекомендуемая типовая схема аналоговой части, пример подключения к контроллеру. Смотрите даташиты на АЦП/ЦАП от AD, MAXIM, ap notes (примеры) для Atmel, Microchip, TI и т. п.