Diferencias reales entre drivers, firmware y software

En el mundo de la tecnología hay palabras que escuchamos todos los días pero que, cuando nos paramos a pensarlo, no siempre tenemos tan claras. Firmware, drivers y software son tres de esos términos que se usan a menudo como si fueran lo mismo, cuando en realidad cumplen funciones muy distintas dentro de cualquier dispositivo electrónico.

Si alguna vez te has preguntado si existen diferencias reales entre drivers y firmware, o te has liado al actualizar tu PC, tu móvil o incluso la lavadora, este artículo es para ti. Vamos a desgranar qué es el firmware, qué son los drivers, cómo se relacionan con el resto del software y por qué actualizar cada uno tiene objetivos y consecuencias diferentes.

Qué es exactamente el firmware

Cuando hablamos de firmware nos referimos a un programa muy básico que da «vida» al hardware de un dispositivo. Es un conjunto de instrucciones grabado en un chip de memoria especial que indica a los circuitos electrónicos qué hacer, cómo arrancar y cómo reaccionar ante las órdenes externas.

En la práctica, el firmware es la lógica de más bajo nivel de un aparato electrónico. Antes de que el sistema operativo se ponga en marcha, ya hay un código que decide qué componentes se encienden, cómo se inicializan y cómo se comprueba que todo está en condiciones mínimas para funcionar. Eso es justo lo que hace el firmware.

Este código suele almacenarse en memorias no volátiles como ROM, PROM o memoria flash, separadas de la memoria principal donde corren los programas normales. Por eso, desde un ratón hasta una consola de videojuegos, pasando por una lavadora o un router, incluyen un pequeño chip dedicado a guardar el firmware que los controla.

El firmware tiene una peculiaridad interesante: se sitúa a medio camino entre hardware y software. Está tan integrado en la electrónica que muchas veces se considera parte del propio hardware, pero en el fondo sigue siendo código ejecutable, es decir, software. De hecho, es uno de los principales puntos de unión entre ambos mundos.

Además de encargarse del funcionamiento interno, el firmware suele proporcionar una interfaz básica para configurar el dispositivo. En un ordenador, por ejemplo, la BIOS o la UEFI permiten ajustar el orden de arranque, activar o desactivar puertos y establecer parámetros críticos antes de que cargue el sistema operativo.

Ejemplos claros de firmware en tu día a día

El caso más clásico cuando se habla de firmware es el de la BIOS o la UEFI de un PC de sobremesa o portátil. Es el primer código que se ejecuta al pulsar el botón de encendido y se ocupa de comprobar la memoria RAM, detectar los discos, inicializar la tarjeta gráfica y verificar que la placa base y los demás componentes responden como deben.

Pero el firmware va muchísimo más allá del ordenador. Prácticamente cualquier chisme electrónico que tengas por casa incluye una pequeña porción de firmware que le dice al hardware cómo comportarse:

• Mandos a distancia de la tele o del aire acondicionado, que interpretan las pulsaciones y envían las señales correctas.
• Periféricos de ordenador como teclados, ratones, impresoras o webcams, que internamente son pequeños ordenadores especializados y a menudo conectados por puertos USB.
• Smartphones y tablets, donde el firmware coordina la comunicación entre el procesador, la pantalla, la cámara, los sensores y el sistema operativo.
• Routers y puntos de acceso WiFi, que dependen del firmware para gestionar la red, la seguridad y las conexiones simultáneas.
• Reproductores de música y vídeo portátiles, que a menudo se actualizan para soportar nuevos formatos o corregir problemas de reproducción.
• Coches modernos, llenos de centralitas electrónicas cuyo firmware controla desde el climatizador hasta el sistema multimedia.
• Electrodomésticos como lavadoras, lavavajillas o microondas, que usan firmware para traducir el programa que eliges (temperatura, modo, tiempo) en acciones concretas del motor, válvulas y resistencias.
• Semáforos y señalización electrónica, donde el firmware se encarga de la secuencia de luces y del control del tráfico.

En muchos de estos aparatos, el firmware actúa prácticamente como un sistema operativo mínimo, sobre todo en los más simples, como un despertador o un mando. No hay otro software por encima; todo lo que hace el dispositivo está definido en ese código grabado en la memoria.

Cómo funciona el firmware dentro del dispositivo

El papel del firmware es, básicamente, servir de intermediario entre la parte física (hardware) y el resto del software que pueda ejecutarse en el sistema. Define cómo se comunican los distintos componentes, qué protocolos se usan y qué secuencia de pasos se sigue desde que se aplica la alimentación eléctrica.

Durante el arranque, el firmware activa solo el hardware imprescindible para iniciar el sistema. En un ordenador esto significa, por ejemplo, inicializar la CPU, un mínimo de memoria, la tarjeta gráfica y los dispositivos de almacenamiento desde los que se puede cargar el sistema operativo.

Como el firmware debe conservar su información incluso estando el dispositivo apagado, se guarda en memoria no volátil, normalmente en chips flash o ROM. Así, al encender el aparato, el procesador puede leer esas instrucciones desde la misma dirección de memoria de siempre y ejecutar exactamente el mismo código inicial.

La complejidad del firmware depende mucho del tipo de dispositivo. En aparatos muy sencillos, el firmware es pequeño, está muy ligado al hardware y no se actualiza prácticamente nunca. En otros más complejos, como un router o un smartphone, el firmware puede ser muy sofisticado y contar con módulos actualizables con cierta frecuencia.

Tipos de firmware según su complejidad

No todo el firmware es igual. Se puede clasificar en distintos niveles según su posición en la pila de software, la memoria donde reside y el tipo de funciones que ofrece al dispositivo.

Firmware de bajo nivel

El firmware de bajo nivel está tan pegado al hardware que se suele considerar literalmente parte del propio dispositivo. Se graba en memorias como ROM o PROM (no reprogramables o muy difíciles de reprogramar) y está pensado para durar toda la vida útil del aparato.

Suele encontrarse en dispositivos con una única función muy concreta, como algunos mandos a distancia, relojes sencillos o equipos de medición básicos. En estos casos, el firmware es el único «software» que existe: no hay sistema operativo separado, lo que hay es una lógica fija que ejecuta siempre la misma tarea.

Firmware de alto nivel

El firmware de alto nivel, por el contrario, suele estar guardado en memoria flash reprogramable y se sitúa por encima del firmware más básico. Es más complejo, ofrece funcionalidades más avanzadas y, sobre todo, se puede actualizar con cierta facilidad si el fabricante publica nuevas versiones.

Es el tipo de firmware que encontramos, por ejemplo, en routers domésticos, televisores inteligentes o cámaras digitales, donde cada cierto tiempo se liberan actualizaciones para corregir fallos, cerrar agujeros de seguridad o añadir opciones nuevas.

Firmware de subsistema o de dispositivo

Existe además un tipo especial de firmware que se conoce como firmware de subsistema o firmware de dispositivo. Se trata de código que controla un componente concreto (como una tarjeta de sonido, un monitor o incluso una CPU), pero que trabaja de manera bastante independiente del resto del software del sistema.

Un ejemplo típico serían las tarjetas de sonido dedicadas o algunos adaptadores de red, que incluyen su propio firmware para gestionar las funciones internas del hardware (efectos, mezclas, protocolos), independientemente del sistema operativo principal, que luego se comunica con ellos mediante drivers.

Qué son los drivers o controladores

Mientras que el firmware vive dentro del propio dispositivo, los drivers se instalan en el sistema operativo. Un driver (o controlador) es un programa que actúa como traductor entre el sistema operativo y un componente de hardware en particular.

Ni Windows, ni Linux, ni macOS ni ningún otro sistema operativo pueden saber por sí solos cómo hablar con cada pieza de hardware que existe en el mercado. Para eso están los drivers: para decirle al sistema qué instrucciones enviar, cómo recibir las respuestas y cómo aprovechar todas las capacidades del dispositivo.

Estos controladores se almacenan en el mismo disco o memoria donde está instalado el sistema operativo. Si formateas el disco duro o reinstalas el sistema, desaparecen los drivers y hay que volver a instalarlos o dejar que el propio sistema descargue versiones compatibles.

Por su naturaleza, los drivers están más cerca del usuario que el firmware. Se actualizan con mucha más frecuencia, pueden instalarse de forma automática mediante actualizaciones del sistema, o manualmente descargándolos de la web del fabricante de la tarjeta gráfica, la impresora, etc.

Relación entre firmware, drivers y resto del software

Para entender bien la diferencia entre firmware y drivers, conviene ver cómo encajan ambos dentro de todas las capas de software de un sistema. Imagina una especie de escalera:

• En el peldaño más bajo, a ras de hardware, está el firmware, integrado en el propio dispositivo.
• Un poco por encima se sitúan los drivers del sistema operativo, que hacen de intérpretes entre ese firmware/hardware y el sistema.
• Encima vienen el sistema operativo (Windows, Linux, Android, iOS…) y, finalmente, las aplicaciones de usuario (navegadores, juegos, editores, etc.).

Así, cuando tú haces clic con un ratón en una aplicación, en realidad se pone en marcha toda una cadena: la app llama a funciones del sistema operativo, este se apoya en el driver del ratón y el driver se comunica con el firmware del dispositivo, que a su vez ordena al hardware qué hacer y devuelve la información hacia arriba.

Por eso se dice que tanto firmware como drivers son esenciales para el correcto funcionamiento de un equipo, pero juegan en ligas distintas: el firmware está enlazado al dispositivo en sí, mientras que el driver pertenece al entorno del sistema operativo.

Diferencias clave entre firmware y drivers

Aunque en ambos casos hablamos de software que hace posible que un dispositivo funcione, firmware y drivers no son lo mismo ni se usan en el mismo contexto. Las diferencias principales son varias y conviene tenerlas muy claras.

1. Dónde se instala el código: el firmware se aloja en un módulo de memoria interno al dispositivo (ROM, flash, etc.), mientras que el driver se almacena en el disco o memoria donde está instalado el sistema operativo. El firmware viaja con el aparato; el driver va asociado al sistema donde conectas ese aparato.
2. Nivel de interacción con el hardware: el firmware es el nivel de software más bajo que toca directamente los circuitos electrónicos. Los drivers, en cambio, se sitúan en capas superiores, hablando con el sistema operativo y usando las interfaces que este proporciona para llegar al hardware.
3. Dependencia del sistema operativo: el firmware es independiente del sistema operativo. Funciona aunque no haya SO en absoluto, como pasa en muchos electrodomésticos o en aparatos simples. Los drivers, por su parte, son específicos de cada sistema (no te vale un driver de Windows en Linux, por ejemplo) y están diseñados para integrarse en su kernel o en sus servicios.
4. Actualización y mantenimiento: aunque muchos firmwares se pueden actualizar, el proceso suele ser más delicado y menos frecuente. En algunos dispositivos el usuario casi ni tiene acceso directo al firmware, o necesita herramientas especializadas. En cambio, actualizar drivers suele ser trivial: el propio sistema operativo detecta nuevas versiones o el usuario las instala con uno o dos clics.
5. Consecuencias de un fallo: si algo va mal con un driver, normalmente el resultado es que ese dispositivo deja de funcionar correctamente en ese sistema operativo (por ejemplo, un teclado que no responde bien o una gráfica que da errores), pero el aparato en sí sigue «vivo». Un fallo en el firmware, en cambio, puede dejar el dispositivo total o parcialmente inoperativo; en casos extremos se convierte en un «ladrillo» que ni siquiera enciende.
6. Presencia de controladores genéricos: muchos sistemas operativos incluyen drivers genéricos para dispositivos comunes (teclados, ratones, unidades de almacenamiento), de forma que el hardware funciona, aunque se pierdan características avanzadas. Con el firmware no existe algo así: debe proporcionarlo siempre el fabricante del dispositivo y es absolutamente imprescindible para que tenga el mínimo de funcionalidad.

Firmware, drivers y el concepto general de software

Conviene no perder de vista que tanto firmware como drivers no dejan de ser tipos específicos de software. El término «software», acuñado originalmente por Alan Turing y extendido a partir de la informática moderna, engloba todo programa que se ejecuta en un sistema, desde el sistema operativo hasta la aplicación más sencilla.

Dentro de esa categoría amplia tenemos varios niveles: sistemas operativos, programas de usuario, controladores, firmware e incluso el microcódigo más interno de ciertos procesadores. Todos son software, pero con cometidos muy distintos y con grados diferentes de cercanía al hardware.

Hay software fundamental para que el sistema arranque y sea utilizable (como el propio sistema operativo, el firmware o algunos drivers críticos) y software destinado a facilitar tareas concretas (ofimática, diseño, juegos, etc.). Incluso el malware, como virus, troyanos o gusanos, es software, aunque con un propósito obviamente dañino.

Actualización de firmware, drivers y software: objetivo y riesgos

Hoy en día estamos acostumbrados a recibir avisos de actualización casi a diario: del navegador, del sistema, de las apps del móvil… Pero no todas las actualizaciones tienen el mismo propósito ni el mismo riesgo cuando hablamos de firmware, drivers y software general.

El firmware se actualiza, por lo general, para corregir errores críticos, cerrar fallos de seguridad o añadir funciones muy concretas. Dado que el proceso toca código que es vital para que el dispositivo arranque, suele ser más delicado: un corte de corriente o una imagen corrupta pueden dejar el aparato inutilizable. Por eso los fabricantes no lanzan actualizaciones de firmware a la ligera.

En el caso de los drivers, las actualizaciones son más frecuentes y accesibles. Se utilizan para mejorar la compatibilidad con nuevas versiones del sistema operativo, añadir soporte para nuevos modelos de hardware, optimizar el rendimiento (como ocurre con las tarjetas gráficas en juegos) o arreglar fallos detectados por los usuarios.

El resto del software (aplicaciones, servicios, etc.) se actualiza aún más a menudo, con cambios de funcionalidad, mejoras de interfaz, parches de seguridad y correcciones menores. Los riesgos de actualizar software de usuario son mucho menores que los de tocar el firmware, aunque siempre puede haber incompatibilidades o errores.

Para gestionar el firmware, en muchos dispositivos conectados es el propio sistema el que avisa al usuario de que hay una nueva versión y guía el proceso de actualización. En otros casos, es necesario descargar la imagen desde la web del fabricante y lanzar manualmente el proceso, lo que exige más cuidado. Con los drivers, en cambio, basta muchas veces con dejar que Windows Update, el gestor de paquetes de Linux o las herramientas del fabricante se encarguen.

¿Es firmware o driver? Un ejemplo práctico con un controlador de motor

Una forma muy útil de entender la frontera entre firmware y drivers es ver un caso real. Imagina que tienes un controlador de motor paso a paso, como el TMC5130, y desarrollas en C el código que gestiona la comunicación SPI o UART con ese chip, leyendo y escribiendo en sus registros.

Si ese código está pensado para irse grabado dentro del microcontrolador que gobierna el sistema, formando parte del conjunto de instrucciones que se ejecutan en el propio dispositivo, estaríamos hablando más bien de firmware. Es el programa que, desde dentro del aparato, controla de forma directa el hardware y define su comportamiento.

En cambio, si lo que estás escribiendo es una especie de biblioteca reutilizable que cualquier MCU o incluso un sistema operativo pueda usar para comunicarse con ese mismo controlador de motor, entonces encaja mejor en la definición de driver. Es una capa intermedia reutilizable que proporciona una interfaz estándar para hablar con ese hardware, aislando al resto del sistema de los detalles de bajo nivel.

La confusión viene porque en sistemas embebidos la frontera entre firmware y drivers a veces es difusa. Hay código de muy bajo nivel que podría considerarse ambas cosas según el contexto. No obstante, la clave está en preguntarse: ¿este código vive dentro del dispositivo y forma parte de su lógica básica (firmware), o vive en el entorno del sistema y sirve de capa intermedia reutilizable (driver)?

¿Se puede modificar o «hackear» el firmware?

Como el firmware está incrustado en una parte menos visible del dispositivo, podría parecer intocable, pero no deja de ser código. Por tanto, sí se puede analizar, modificar y, en definitiva, «hackear» en el sentido amplio del término.

En muchos foros especializados se encuentran firmwares modificados para todo tipo de aparatos: routers con funciones extra, consolas que admiten software casero, reproductores con nuevos formatos soportados, etc. Son ejemplos de cómo, con los conocimientos y herramientas adecuadas, se puede alterar ese código para cambiar el comportamiento del dispositivo.

Otra cuestión diferente es si deberíamos hacerlo. En términos legales y de seguridad, suele ser una mala idea para el usuario medio. Modificar el firmware puede violar las condiciones de uso, dejar el dispositivo sin garantía y, lo más grave, introducir vulnerabilidades o errores que lo dejen inutilizable.

Dicho esto, hay especialistas capaces de resucitar máquinas obsoletas o darles un nuevo uso precisamente manipulando su firmware. Es un campo fascinante de la ingeniería inversa, pero que requiere conocimientos avanzados y asumir riesgos importantes.

Visto todo lo anterior, queda más claro que firmware, drivers y software son tres piezas distintas del mismo puzle tecnológico: el firmware vive pegado al el hardware y marca la lógica básica del dispositivo; los drivers se encargan de que el sistema operativo pueda comunicarse con ese hardware de forma ordenada; y el software en general, desde el propio sistema hasta las aplicaciones, se apoya en estas capas para ofrecernos las funciones que usamos a diario. Entender estas diferencias no solo ayuda a hablar con propiedad, sino también a saber qué estás tocando cada vez que actualizas algo y por qué unas actualizaciones son rutinarias y otras conviene hacerlas con mucho más cuidado.