本发明提供一种基于自动机学习的嵌入式系统外设建模和固件仿真方法，包括：获取目标固件信息，通过预设的自动机模型的模拟器运行所述目标固件，对固件进行模糊测试并寻找安全漏洞；在模糊测试的过程中，对模拟器动态运行目标固件时实际发起的I/O交互进行分析，生成外设学习实验的输入参数，进行动态分析；基于动态分析结果，运行自动机学习算法，不断主动地产生对外设行为的测试序列，将所述测试序列转化为能够在真实设备上实际执行的指令片段；通过调试接口将所述指令片段发送至目标设备和配对外设上，控制设备实施与外设的交互、收集响应结果，综合所有已知结果构建外设仿真模型。本发明解决了现有嵌入式外设仿真成本高、真实度不佳的问题。