驅(qū)動(dòng)和固件有啥不同？

技術(shù)小白

相信初學(xué)操作系統(tǒng)的同學(xué)，都曾對(duì)這個(gè)問(wèn)題有過(guò)疑問(wèn)，從嵌入式、單片機(jī)到PC，各種解釋都有，到底什么是驅(qū)動(dòng)，什么是固件呢？
驅(qū)動(dòng)為軟件服務(wù)，固件為硬件服務(wù)
（來(lái)自知乎時(shí)國(guó)懷）
驅(qū)動(dòng)和固件（firmware）都是代碼，前者為軟件服務(wù)，后者為硬件服務(wù)。

在操作系統(tǒng)概念還不明確的時(shí)代，二者是沒有明顯區(qū)別的。

但是隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，硬件的種類開始變多，操作系統(tǒng)的種類也變多了。

這個(gè)時(shí)候，因?yàn)楦鞣N技術(shù)的、商業(yè)的原因，硬件廠商希望自己的硬件能被更多的軟件廠商使用，所以就需要在硬件之上做一些封裝，讓自己的硬件操縱起來(lái)更容易，這個(gè)時(shí)候就要有firmware這種東西了，它簡(jiǎn)化了軟件與硬件的交互。

但是為什么不把fimware做的很完美，做的不需要驅(qū)動(dòng)支持呢？因?yàn)橛胁煌�的操作系統(tǒng)。我不知道你對(duì)操作系統(tǒng)的理解是到什么程度？只知道Windows？ 還是還僅僅知道Linux？還是清楚Unix和FreeBSD是不同的系統(tǒng)？知道有RTOS？知道有上百種不同的內(nèi)核？

不同的操作系統(tǒng)， 對(duì)于操作硬件的方式完全不同，在Windows里應(yīng)用態(tài)是無(wú)法直接寫IO端口的，而在嵌入式系統(tǒng)里，一般都不限制直接操作IO端口。所以，硬件廠商一方面為了自己的硬件能被軟件更簡(jiǎn)單的使用，就需要寫firmware，而另一方面為了兼容各種操作系統(tǒng)，又不能把firmware寫的太死，必須預(yù)留足夠的余地讓軟件自由發(fā)揮——軟件的自由發(fā)揮就是驅(qū)動(dòng)。

不同操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)是不能兼容的，原因就是驅(qū)動(dòng)是為操作系統(tǒng)服務(wù)的，有的操作系統(tǒng)是單線程的，有些操作系統(tǒng)不允許動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存，所以不同的操作系統(tǒng)要操作硬件，就要根據(jù)自身的特性編寫對(duì)應(yīng)的操作代碼，這就是驅(qū)動(dòng)存在的意義——適應(yīng)系統(tǒng)需要。

假如世界上只有一種操作系統(tǒng)，并且版本永遠(yuǎn)不會(huì)改變，那么firmware和驅(qū)動(dòng)就可以融合在一起，但這只能一個(gè)不現(xiàn)實(shí)的夢(mèng)想，要知道民用操作系統(tǒng)和工業(yè)控制操作系統(tǒng)差別是十分巨大的。
driver和firmware沒有什么直接的關(guān)系
(來(lái)自知乎in nek)
從計(jì)算機(jī)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)和固件從來(lái)沒有過(guò)明確的定義，就好像今天我們說(shuō)內(nèi)存，大部分人用來(lái)表示SDRAM，但也有人把Android里的“固化的Flash/Storage"稱為“內(nèi)存”，你不能說(shuō)這樣說(shuō)就錯(cuò)了，因?yàn)檫@確實(shí)是一種“內(nèi)部存儲(chǔ)”。

但在Linux Kernel中，Driver和Firmware是有明確含義的，其中Driver是控制被操作系統(tǒng)管理的外部設(shè)備（Device）的代碼段。很多時(shí)候 Driver會(huì)被實(shí)現(xiàn)為L(zhǎng)KM，但這不是必要條件。driver通過(guò)driver_register()注冊(cè)到總線(bus_type）上，代表系統(tǒng)具備 了驅(qū)動(dòng)某種設(shè)備（device）的能力。當(dāng)某個(gè)device被注冊(cè)到同樣的總線的時(shí)候（通常是總線枚舉的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了這個(gè)設(shè)備），總線驅(qū)動(dòng)會(huì)對(duì)driver 和device會(huì)通過(guò)一定的策略進(jìn)行binding（即進(jìn)行匹配），如果Binding成功，總線驅(qū)動(dòng)會(huì)調(diào)用driver的probe()函數(shù)，把設(shè)備的 信息（例如端口，中斷號(hào)等）傳遞給驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)就可以對(duì)真實(shí)的物理部件進(jìn)行初始化，并把對(duì)該設(shè)備的控制接口注冊(cè)到Linux的其他子系統(tǒng)上（例如字符設(shè) 備，v4l2子系統(tǒng)等）。這樣操作系統(tǒng)的其他部分就可以通過(guò)這些通用的接口來(lái)訪問(wèn)設(shè)備了。

而Firmware，是表示運(yùn)行在非“控制處理器”（指不直接運(yùn)行操作系統(tǒng)的處理器，例如外設(shè)中的處理器，或者被用于bare metal的主處理器的其中一些核)中的程序。這些程序很多時(shí)候使用和操作系統(tǒng)所運(yùn)行的處理器完全不同的指令集。這些程序以二進(jìn)制形式存在于Linux內(nèi)核的源代碼樹中，生成目標(biāo)系統(tǒng)的時(shí)候，通常拷貝在/lib/firmware目錄下。當(dāng)driver對(duì)device進(jìn)行初始化的時(shí)候，通過(guò) request_firmware()等接口，在一個(gè)用戶態(tài)helper程序的幫助下，可以把指定的firmware加載到內(nèi)存中，由驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)街付ǖ脑O(shè) 備上。

所以，總的來(lái)說(shuō)，其實(shí)driver和firmware沒有什么直接的關(guān)系，但firmware通常由驅(qū)動(dòng)去加載。我們討論的那個(gè)OS，一般不需要理解firmware是什么，只是把它當(dāng)做數(shù)據(jù)。firmware是什么，只有使用這些數(shù)據(jù)的那個(gè)設(shè)備才知道。好比你用一個(gè)電話，電話中有一個(gè)軟件，這個(gè)軟件你完全不關(guān)心如何工作的，你換這個(gè)軟件的時(shí)候，就可以叫這個(gè)軟件是“固件”，但如果你用了一個(gè)智能手機(jī)，你要細(xì)細(xì)關(guān)心什么是上面的應(yīng)用程序，Android平臺(tái)，插件之類的細(xì)節(jié)內(nèi)容，你可能就不叫這個(gè)東西叫“固件”了。

這種情況在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域非常常見，所以大部分Spec都自己重新定義概念。比如說(shuō)，我們平時(shí)寫軟件，說(shuō)Component，很多就是指軟件的其中一個(gè)部分，但在UEFI中，Component的定義是：

An executable image. Components defined in this specification support on elf the defined module types.

這是一個(gè)“獨(dú)立的映像”，和我們一般理解的概念就完全不同，但如果你學(xué)計(jì)算機(jī)，請(qǐng)了解，這是我們的慣例。
從實(shí)例看driver 和 firmware的區(qū)別
（來(lái)自知乎楊慶）
驅(qū)動(dòng) driver 指的提供編程api接口，用以操控某一硬件/軟件產(chǎn)品的應(yīng)用程序。以程序的使用目的來(lái)定義它是否為driver。

固件firmware 概念上來(lái)說(shuō)是指那些預(yù)安裝到硬件產(chǎn)品內(nèi)部只讀記憶體里面，與硬件產(chǎn)品捆綁匹配的程序。這個(gè)名詞的定義主要強(qiáng)調(diào)此類軟件的不應(yīng)當(dāng)被修改，并且與硬件捆綁的特性。更改firmware屬于hack范疇了。

名詞解釋到這，下面舉幾個(gè)例子吧。

屬于driver但不屬于firmware的例子：
“
● oracle database, .net driver。 所有軟件產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)都不屬于固件。

● 打印機(jī)驅(qū)動(dòng)光盤。由于并沒有預(yù)裝入打印機(jī)只讀記憶體，不屬于固件。

屬于固件但不屬于驅(qū)動(dòng)的:
“
● 洗衣機(jī)內(nèi)置電腦程序。此為直接用戶交互的系統(tǒng)終端(user interface，UI)，并不和其他應(yīng)用程序交互(application programming interface, API)。

● 計(jì)算器里面的操作系統(tǒng)。

同屬于firmware 和 driver的：
“
● 路由器內(nèi)置系統(tǒng)... 刻錄入路由器存儲(chǔ)器，用于與其他軟件連接交互的(電腦，手機(jī)，其他路由器等)。

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