本发明涉及一种微控制器嵌入式在线仿真调试系统，包括：通讯端口控制模块，用于接收外部调试指令，控制所述系统与外部主机、微控制器之间的数据通讯；状态控制模块，用于根据外部调试指令输出相应的调试执行代码产生命令和断点控制命令，并基于相应的调试执行代码和断点对微控制器进行在线仿真调试；调试指令控制模块，用于根据所述调试控制命令产生相应的调试执行代码；断点监控触发模块，用于根据所述断点控制命令触发所述微控制器的相应断点。本发明结构简单，运行效果高效，实时监控精确，可将本发明集成在不同的微控制器芯片中，在芯片级别上实现对芯片进行实时监控，调试，仿真控制，可大幅度提升以嵌入式微控制器为基础的芯片调试能力。