Este trabalho apresenta uma arquitetura de diagnóstico multicamadas para detecção de falhas em sistemas embarcados, que permite uma melhor discriminação do tipo e origem da falha, possibilitando um diagnóstico mais preciso e assertivo. Esta arquitetura contempla as interfaces necessárias para permitir a integração no sistema embarcado e também considera o tratamento das informações de diagnóstico para fins de ações de recuperação do sistema, ou simplesmente a externalização destas informações. Neste trabalho os diagnosticadores projetados conforme a metodologia de diagnóstico de falhas em SEDs modelados por autômatos. Os diagnosticadores são implementados em linguagem ANSI C e incorporados ao software principal do equipamento onde se pretende realizar o diagnóstico. Esta arquitetura de diagnóstico foi aplicada em um estudo de caso em um refrigerador Frost Free, para o qual foram projetados os diagnosticadores, em seguida os mesmos foram implementados em software e posteriormente validados a fim de comprovar a eficácia não somente dos diagnosticadores mas também da arquitetura proposta.