ARM架構提供兼容性體系,打造32位單片機通用平臺

隨著需求側對性能要求和處理能力的提升，32位單片機逐漸成為市場主流，大部分廠家單片機的內核逐漸被第三代ARM架構的內核替代；2014年，基于現代需求設計的第四代RISC-V架構推出，具有模塊化、極簡和可拓展的特點，目前主要在可穿戴設備中應用廣泛，但目前暫不具備和ARM類似的完善生態系統。

ARM為目前主流架構，已形成完整的生態系統。ARM架構實現了標準化，為設計平臺提供了代碼兼容性和軟件兼容性，促使主要廠商紛紛遷移到32位單片機產品開發，成熟的架構迅速替代各家自定義架構，成為目前主流架構，全球前十大MCU廠商32位產品均有導入ARM架構。同時ARM架構設計上更偏重節能、能效方面，在進入21世紀之后，隨著手機的快速發展而發展壯大，據軟銀數據，ARM處理器逐步占領全球手機市場，市占率高達90%以上。

ARM公司將Cortex系列細分為三大類，包括A系列、R系列和M系列。在不同應用領域具體內核不同，A系列主要用于復雜的電腦應用，比如手機、服務器等；R系列主要用于實時系統；最早集成到芯片級的是Cortex-M系列，主要面向各類嵌入式應用的MCU。

Cortex-M系列主要有M0、M0+、M1、M3、M4、M7、M23和M33內核等。按照ARM架構分類，M0、M0+、M1屬于ARMv6-M架構，M3、M4、M7屬于ARMv7-M架構，M23、M33屬于ARMv8-M架構。高性能內核的主頻通常較高，M4、M7和M33系列中有數字信號處理拓展（DSP），M23和M33則開始擁有TrustZone特性。

M3系列于2004年10月發布，專為高性能、低成本平臺開發設計。因為配備了NVIC組件，因此較其他系列具有更高的中斷速度，在工控領域應用廣泛。M3將傳統MCU外設與可編程模擬功能結合，在實際應用中最多提高70%的中斷速度。第一款M3系列MCU為Luminary Micro于2006年推出的Stellaris LM32，但2007年6月ST推出的STM32 F1系列才讓M3內核顯露鋒芒。

M0系列于2009年2月發布，最大的特點是低功耗設計，具有高效和高代碼密度的特點。運算能力達到0.9DMIPS/MHz，成功以8位的價格創造32位效能，同時將傳統的8位和16位處理器升級到更低功耗、更高效的32位處理器。第一款M0產品為NXP于2009年3月推出的LPC 1100系列。

M4系列于2010年發布，相比于M3系列，增加了DSP擴展和可選的單精度浮點單元，提供更有效的電源管理和資源分配功能。主要滿足電機控制、汽車電源和工業自動化等新興市場要求。第一款M4產品為Freescale推出的Kinetis K系列。

M0+系列于2012年3月發布，在M0系列的基礎上進一步降低功耗并提升性能，第一款產品為NXP推出的LPC800系列。

MCU生態系統愈發復雜，已經擴展到芯片設計、軟件設計、應用層，完整的生態系統不僅要有前端，更要有后端的廠商加入才完美。目前ARM架構已形成較為完善的生態系統。

RISC-V于2010年推出，針對現代需求設計，具有模塊化、極簡和可拓展的特點，并且不需要為了兼容老性能而做出犧牲。RISC-V在配備操作系統、開發工具等的生態系統方面不如ARM架構，產業聯盟內部對RISC-V發展方向一直存在分歧。RISC-V的靈活可拓展性及高定制化使其在對生態系統依賴性比較小的新型市場（如嵌入式IoT、人工智能等）中擁有更大的潛力。阿里平頭哥推出了基于RISC-V的開源MCU平臺，靈動微電子等國內企業也相繼推出基于RISC-V內核的MCU產品。