ARM架构提供兼容性体系,打造32位单片机通用平台

随着需求侧对性能要求和处理能力的提升，32位单片机逐渐成为市场主流，大部分厂家单片机的内核逐渐被第三代ARM架构的内核替代；2014年，基于现代需求设计的第四代RISC-V架构推出，具有模块化、极简和可拓展的特点，目前主要在可穿戴设备中应用广泛，但目前暂不具备和ARM类似的完善生态系统。

ARM为目前主流架构，已形成完整的生态系统。ARM架构实现了标准化，为设计平台提供了代码兼容性和软件兼容性，促使主要厂商纷纷迁移到32位单片机产品开发，成熟的架构迅速替代各家自定义架构，成为目前主流架构，全球前十大MCU厂商32位产品均有导入ARM架构。同时ARM架构设计上更偏重节能、能效方面，在进入21世纪之后，随着手机的快速发展而发展壮大，据软银数据，ARM处理器逐步占领全球手机市场，市占率高达90%以上。

ARM公司将Cortex系列细分为三大类，包括A系列、R系列和M系列。在不同应用领域具体内核不同，A系列主要用于复杂的电脑应用，比如手机、服务器等；R系列主要用于实时系统；最早集成到芯片级的是Cortex-M系列，主要面向各类嵌入式应用的MCU。

Cortex-M系列主要有M0、M0+、M1、M3、M4、M7、M23和M33内核等。按照ARM架构分类，M0、M0+、M1属于ARMv6-M架构，M3、M4、M7属于ARMv7-M架构，M23、M33属于ARMv8-M架构。高性能内核的主频通常较高，M4、M7和M33系列中有数字信号处理拓展（DSP），M23和M33则开始拥有TrustZone特性。

M3系列于2004年10月发布，专为高性能、低成本平台开发设计。因为配备了NVIC组件，因此较其他系列具有更高的中断速度，在工控领域应用广泛。M3将传统MCU外设与可编程模拟功能结合，在实际应用中最多提高70%的中断速度。第一款M3系列MCU为Luminary Micro于2006年推出的Stellaris LM32，但2007年6月ST推出的STM32 F1系列才让M3内核显露锋芒。

M0系列于2009年2月发布，最大的特点是低功耗设计，具有高效和高代码密度的特点。运算能力达到0.9DMIPS/MHz，成功以8位的价格创造32位效能，同时将传统的8位和16位处理器升级到更低功耗、更高效的32位处理器。第一款M0产品为NXP于2009年3月推出的LPC 1100系列。

M4系列于2010年发布，相比于M3系列，增加了DSP扩展和可选的单精度浮点单元，提供更有效的电源管理和资源分配功能。主要满足电机控制、汽车电源和工业自动化等新兴市场要求。第一款M4产品为Freescale推出的Kinetis K系列。

M0+系列于2012年3月发布，在M0系列的基础上进一步降低功耗并提升性能，第一款产品为NXP推出的LPC800系列。

MCU生态系统愈发复杂，已经扩展到芯片设计、软件设计、应用层，完整的生态系统不仅要有前端，更要有后端的厂商加入才完美。目前ARM架构已形成较为完善的生态系统。

RISC-V于2010年推出，针对现代需求设计，具有模块化、极简和可拓展的特点，并且不需要为了兼容老性能而做出牺牲。RISC-V在配备操作系统、开发工具等的生态系统方面不如ARM架构，产业联盟内部对RISC-V发展方向一直存在分歧。RISC-V的灵活可拓展性及高定制化使其在对生态系统依赖性比较小的新型市场（如嵌入式IoT、人工智能等）中拥有更大的潜力。阿里平头哥推出了基于RISC-V的开源MCU平台，灵动微电子等国内企业也相继推出基于RISC-V内核的MCU产品。