随着集成电路工艺的不断进步以及处理器体系的发展，异构多核处理器在嵌入式领域中得到了广泛的应用，片上通信设计是提高异构多核体系性能的关键技术之一。目前，多核处理器的片上通信已经形成了多种不同的设计，但是无法有效地解决处理核之间的协作问题、片上通信通道分享问题，特别是面向嵌入式异构多核领域，由于芯片上的处理核种类、需求各异，对设计实现的代价有较高要求，因而需要进一步的研究其片上通信以提高性能。针对这一现状，本文主要从处理核间的协作方式及片上通信的互连组织层次两个角度出发，设计一种处理核间高效协作，并具有高性能数据传输的嵌入式异构多核的片上通信。首先，本文提出了“主-辅”控制模型，由主核将任务分配给辅助核，辅助核自行建立该任务的执行环境并处理该任务，以此为基本的核间协作方式。该协作控制模型的核心是一个通信控制单元，包含一个增强的信箱模块和一个精简的DMA模块，用以完成主辅核间的通信以及辅助核中的本地存储与系统内存之间的数据交换。其次，本文设计了两条核间总线，分别为负责连接计算密集型核的计算总线与负责控制密集型核的控制总线。同时，内存控制器被看作处理核连接在计算总线上，从而统一了片内的处理核间、处理核与内存间的控制通信与数据存取通信，形成了本文中的“统一通信”层次模型。通过硬件开发板和模拟器对本文的设计进行了验证和测试分析。结果显示，“主-辅”控制模型相对于传统“RISC+DSP”设计中的协作架构有23％的性能提升，“统一通信”层次模型的性能则分别是共享二级Cache层次模型和共享总线层次模型的1.14倍和1.3倍。综上所述，本文较好地分析了嵌入式异构多核体系中片上处理核在核间通信以及存储层次上的不同需求特性，提供了高效的核间协作以及数据传输性能。