完整指引如何編譯AOSP (Build Android P)，整合GMS及刷機 (Pixel 2)

前言

本文是說明一個Android Framework研發人員，如何利用Google的Pixel手機進行系統程式的客製化。本文的工作如下：

• 解鎖Pixel2
• 取得AOSP原始碼
• 編譯AOSP （Build AOSP）
• 將Pixel 2刷機自己編譯的ROM
• 修改Framework後，重編譯，再刷機，完成！
• 安裝GMS

本文針對Pixel 2進行刷機，理論上Pixel2 XL/Pixel 3/Pixel 3 XL應該都適用。

前置工作

解鎖Pixel 2，讓手機允許刷機

首先必須知道，官方釋出的手機的開機載入程序（Bootloader）會阻止你刷入任何客製ROM。所以所謂「解鎖」就是解鎖Bootloader，讓它允許你可以進行刷機動作。
其次要注意是在刷機後，所有使用者資料（User data）都會消失。所以刷機前要先備份重要資料。

網路上有很多教解鎖Pixel手機的文章，都可以參考，實際上在Android官網已經有教導你如何解鎖Pixel 2的Bootloader，我個人是比較習慣直接看官網來做：

https://source.android.com/setup/build/running

如果你懶得看一大堆英文，根據官網的描述，以下的命令就可以讓你解鎖Bootloader。

adb reboot bootloader
#等重開機後會看到一個躺著且肚子打開的機器人
fastboot flashing unlock 
#進入清除資料階段，螢幕顯示Erasing data...

所以解鎖其實只有兩個命令：

1. adb reboot bootloader重開機以進入“開機載入程序”，畫面如下

adb reboot bootloader後的實機畫面

2. fastboot flashing unlock進行Bootloader解鎖。

fastboot flashing unlock後的畫面，按音量上鍵後按電源鍵，確認解鎖

手機進入解鎖畫面後，按音量鍵選擇「UNLOCK THE BOOTLOADER」,進行解鎖。
之後手機進行資料清除後重開。

很多文章寫了一大堆步驟，主要是為了要取得Root權限。但在本文中這是不必要的，因為等你刷入了自己Build出來的ROM，自然可以取得Root權限。

刷入官網的ROM

先刷一次官網的ROM，目的有兩個：1. 確定解鎖後的Pixel2可以刷機。 2. 刷特定版本的Pixel2 官方ROM，以確保Kernel和之後我們要編譯的系統映像（System Image）是在同一版本。

官網的ROM的位置在：
https://developers.google.com/android/images#walleye

Walleye就是Pixel2的代號，這很重要，因為會牽涉到之後取得AOSP原始碼時所要選擇的原始碼分枝 （Branch）。在本文中，下載的版本為：

PQ2A.190205.002

選擇PQ2A.190205.002做為官方ROM刷機

記得你要刷機的版本，之後一致的版本可以讓你少走一些冤枉路。之後你想要取得更新的版本當然也沒問題，只要確保 官方ROM和AOSP Branch原始碼版本及Binary Driver 的版本一致就可以。


下載後解開tgz，一樣進入Bootloader模式 (adb reboot bootloader)，執行fastboot.sh (或在Windows下執行fastboot.bat），則Script開始執行刷機的動作。

adb reboot bootloader
./flash-all.sh 
< waiting for any device >
target reported max download size of 536870912 bytes
Sending 'bootloader_a' (38680 KB)...
OKAY [  1.421s]
Writing 'bootloader_a'...
(bootloader) Updating: partition:0   @00002000 sz=0000B000
(bootloader) Updating: partition:1   @0000D000 sz=0000B000
(bootloader) Updating: partition:2   @00018000 sz=0000B000
(bootloader) Updating: partition:3   @00023000 sz=0000B000
...
Sending 'userdata' (4497 KB)...
OKAY [  0.163s]
Writing 'userdata'...
OKAY [  0.000s]
Rebooting...

Finished. Total time: 166.501s

順利的話，完成刷機動作，系統重新開機。此時你進入 [系統]->[關於手機] 的畫面

刷機後在系統》關於手機中，確認Build Number與下載ROM一致

你可以看到版本號碼（Build number）為PQ2A.190205.002，這和我們從Android官網取得的官方ROM一致。

取得AOSP原始碼

確認AOSP Branch/Tag

AOSP有很多Branch，那一個Branch才是Android P Pixel2必須先找到。

首先根據Android官網指令，把編譯環境設定好，確保你可以編譯Android AOSP：
https://source.android.com/setup/build/initializing

之後要選定AOSP版本及分枝，在以下官方連結中，列出了所有的分枝
https://source.android.com/setup/start/build-numbers.html#source-code-tags-and-builds

記得我們是選定PQ2A.190205.002這個版本來實作，所以可以找到對映的分枝：android-9.0.0_r32

PQ2A.190205.002對映的Tag為android-9.0.0_r32

下載AOSP Android原始碼 （及私有函式庫）

所以找到的AOSP是android-9.0.0_r32，現在我們就根據官網來下載這個原始碼：
https://source.android.com/setup/build/downloading

順著官網執行設定工作後，最重要就是下載AOSP原始碼了。主要的不同也只有在這一行

repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-9.0.0_r32 #-b是branch取得android-9.0.0_r32這個分枝
repo sync #開始下載

下載完成（視網路狀況，資料量約90Gbytes）後，接下來下載Pixel2 Driver。
為什麼還有Driver? 因為AOSP是完成Open Source，但實機上有些原始碼是私有Proprietary的，受版權保護及有安全疑慮而不放開原始碼。例如和無線通訊／圖形加速晶片相關，這些是以Binary形態存在，所以必須也要下載，我們才能完整編譯出一個可以刷入實機的ROM。（否則只能編譯Emulator而已）。

Pixel2 (Walleye) 的Binary Driver在： https://developers.google.com/android/drivers#walleye

同樣我們必須保持版本一致。找到PQ2A.190205.002這個版本

PQ2A.190205.002有兩個Binary包，都要下載

我們看到兩個Binary，一個是Vendor Image，另一個是Driver。這兩個都是必要的，都下載並且存放至你剛剛下載AOSP的目錄下。以下命令是使用wget取回Pixel2 DriverBinary。

wget https://dl.google.com/dl/android/aosp/google_devices-walleye-pq2a.190205.002-a5b43ffa.tgz
--2019-04-10 17:07:08--  https://dl.google.com/dl/android/aosp/google_devices-walleye-pq2a.190205.002-a5b43ffa.tgz
Resolving dl.google.com (dl.google.com)... 172.217.24.14, 2404:6800:4008:801::200e
Connecting to dl.google.com (dl.google.com)|172.217.24.14|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 153576317 (146M) [application/x-gtar]
Saving to: ‘google_devices-walleye-pq2a.190205.002-a5b43ffa.tgz’

100%[==============================================================================================================================================>] 153,576,317 31.6MB/s   in 4.6s   

2019-04-10 17:07:12 (31.9 MB/s) - ‘google_devices-walleye-pq2a.190205.002-a5b43ffa.tgz’ saved [153576317/153576317]

wget https://dl.google.com/dl/android/aosp/qcom-walleye-pq2a.190205.002-d5cc3341.tgz
--2019-04-10 17:07:19--  https://dl.google.com/dl/android/aosp/qcom-walleye-pq2a.190205.002-d5cc3341.tgz
Resolving dl.google.com (dl.google.com)... 172.217.24.14, 2404:6800:4008:801::200e
Connecting to dl.google.com (dl.google.com)|172.217.24.14|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 1196171 (1.1M) [application/x-gtar]
Saving to: ‘qcom-walleye-pq2a.190205.002-d5cc3341.tgz’

100%[==============================================================================================================================================>] 1,196,171   --.-K/s   in 0.04s   

2019-04-10 17:07:20 (26.3 MB/s) - ‘qcom-walleye-pq2a.190205.002-d5cc3341.tgz’ saved [1196171/1196171]
  

2019-04-10 11:30:02 (25.1 MB/s) - ‘qcom-walleye-pq1a.181205.002-c199ac9d.tgz’ saved [1196259/1196259]

接下來直接用tar解開，會解出兩個script：

tar xvfz google_devices-walleye-pq2a.190205.002-a5b43ffa.tgz 
extract-google_devices-walleye.sh
tar xvfz qcom-walleye-pq2a.190205.002-d5cc3341.tgz 
extract-qcom-walleye.sh

然後執行兩個script，解出Binary：

./extract-google_devices-walleye.sh
./extract-qcom-walleye.sh

它會要你看完版權宣告後，輸入 I ACCEPT，才真正解開來，解出的Binary都存在vendor目錄下。

可以看到google_devices目錄中有個vendor.img，這是OEM廠商私有的映像檔，主要包含和硬體相關的程式及函式庫，以及硬體啟動時所需的設定檔。
qcom表示Qualcomm，看起來這些Binary主要是和IMS （IP Multimedia Subsystem）相關的函式庫以及框架層所需的JAR檔。

完全不懂Binary Drivers也無所謂，知道這些檔案是必須的就行了。
至此所需的檔案和原始碼已完全下載完畢。再來接下來就可以開始編譯AOSP了。

進行編譯AOSP

首先建立環境變數，就是告訴AOSP要如何編譯這整包原始碼，你可以把它編輯成模擬器Emulator也可以編譯成Pixel2的ROM。
我們設定為編譯Pixel2 ROM

sh ./build/envsetup.sh 
including device/generic/car/vendorsetup.sh
including device/generic/mini-emulator-arm64/vendorsetup.sh
...
including sdk/bash_completion/adb.bash
lunch aosp_walleye-userdebug 
============================================
PLATFORM_VERSION_CODENAME=REL
...
OUT_DIR=out
============================================

編譯環境的建立就兩個命令 sh ./build/envsetup.sh建立通用環境變數，而lunch aosp_walleye-userdebug則是指定之後下make編譯時，編譯出符合Pixel2的映像檔（image）。

那如果要編譯Pixel 3呢？你可以到官網：https://source.android.com/setup/build/running#selecting-device-build

Google硬體對映Build configuration （編譯組態）

所以如果你的硬體是Pixel 3，則命令就是lunch aosp_blueline-userdebug。

之後下make就開始編譯了。
所以完整下編譯的命令為：

#建立通用環境
sh ./build/envsetup.sh 
#指定編譯組態
lunch aosp_walleye-userdebug 
#開始編譯，時間視PC速度而定
make -j16

一切順利後完成編譯，輸出目錄在環境變數$ANDROID_PRODUCT_OUT所指定的位置。你可以直接下cd $ANDROID_PRODUCT_OUT到輸入目錄。

再來檢視你編譯出來的結果：

cd $ANDROID_PRODUCT_OUT
ls -al *.img
-rw-rw-r-- 1 user user   33554432  4月 10 14:26 boot.img
-rw-rw-r-- 1 user user    8388608  4月 10 12:04 dtbo.img
-rw-rw-r-- 1 user user    1569523  4月 10 14:26 ramdisk.img
-rw-rw-r-- 1 user user    8720084  4月 10 14:26 ramdisk-recovery.img
-rw-rw-r-- 1 user user 1175118152  4月 10 14:29 system.img
-rw-rw-r-- 1 user user   84722016  4月 10 14:28 system_other.img
-rw-rw-r-- 1 user user    4952764  4月 10 14:20 userdata.img
-rw-rw-r-- 1 user user       4096  4月 10 14:29 vbmeta.img
-rw-r--r-- 1 user user  370045136  4月 10 12:04 vendor.img

可以比較一下你編譯出來的映像檔(*.img)是否相同。 完成編譯後，接下來就是刷機了。

用自己編譯的ROM來刷機

最後就是刷機，刷機就簡單了，先下adb reboot bootloader重新將手機進入Bootloader，再執行fastboot flashall

#進入Bootloader Mode
adb reboot bootloader
#進行刷機
fastboot flashall -w

刷機完成後會完全清除使用者資料，如果想要保留資料，則之後刷機不加-w參數。
刷機後開機，如果一切順利，你會發現，怎麼和官方ROM的畫面完全不同？？官方的ROM是包含GMS，而自己編譯的ROM則沒有GMS，所以自己編譯的ROM看起來就很像開發Android APP的模擬器。

Pixel2刷自製ROM後，沒有GMS的主畫面

修改AOSP

實作耳機圖示

我們來做簡單的一個小功能（其實只是小改一下），功能為「插入耳機時，在狀態列Status Bar上顯示耳機圖示小Icon」,像這樣：

耳機插入小圖示

你可以看到在插入耳機後，在Wi-Fi信號左邊一個耳機圖示。這是在耳機插入時才會顯示。在Google的原生AOSP設計中，預設是不顯示這個Icon。

在Android 8.0（Android Oreo）時，你可以下拉Status Bar後，長按設定鍵（齒輸小Icon），進入System Tuner UI，然後手動將耳機Headset圖示開啟。但Android 9.0 （Android Pie）之後，System Tuner的功能預設關掉了，所以我們的工作根本不用開發什麼，就是把它找回來就可以了！！

首先開啟：
frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/phone/SettingsButton.java
把第三行的Code從false改為true：

public class SettingsButton extends AlphaOptimizedImageButton {

    private static final boolean TUNER_ENABLE_AVAILABLE = true; //原始AOSP的值為false

    private static final long LONG_PRESS_LENGTH = 1000;
    private static final long ACCEL_LENGTH = 750;;

再重新下make命令再Build一次，然後重刷一次機。完成後下拉Status Bar，長按右下角的設定鍵會發現小齒輪一直轉動（如下圖指標所示），放開後進入Settings畫面。

開啟System UI Tuner，客製圖示顯示設定

進入Settings之後，進入System->Advanced->System UI Tunner->Status bar後，開啟Headset。
再找個耳機插入USB Type-C孔，就會看到耳機圖示出現了。

把GSM整合進你的Codebase！

畢竟純AOSP對於一般使用者是不用夠，無法做為日常使用，所以必須有GMS的套件，才算完整。接下來我們就把GSM整合回來！

GMS就是Google Map/Chrome/Youtube等等Google軟體，是Google私有的套件。只有和Google有合約的手機廠商可以預載GMS。所以雖然我們編譯AOSP是Android官方釋出，並不會包含GMS預載。這造成了一個很矛盾的問題，第三方ROM，例如Lineage OS，很受歡迎，對於推廣Google服務很有幫助，但它並不是有合約的手機廠商，所以拿不到GMS? 可是他又有也有可以刷GMS，難道沒侵權啊？！

理論上Google為了要同時保持開放性及服務可靠性，所以算是放水。它讓解鎖後的手機可對Android系統安裝GMS。而重點在「解鎖後」，所以Google不會告你侵權，只要不是預載在市售ROM就可以。於是Open GAPP的計劃就產生了，它讓第三方ROM可以使用GMS及其服務。Open Gapps官網：https://opengapps.org/

一般像是LineageOS這種第三方ROM會教你如何刷GSM進去 （通常是TWRP加上OpenGapps）。不過要整進AOSP有點特別，AOSP預設「沒有」GMS。整個AOSP Codebase並沒有和GMS整合的相關編輯設定。如果直接用TWRP來刷GMS並不是不行，但在Android系統權限和WebView設定等等方面，都會出問題。

OpenGapps也有教你如何把GMS整合進整個原始碼
 https://github.com/opengapps/aosp_build (但這說明有些不完整，有幾個Issue我要Submit給作者，請他修正了)

1. 安裝lunzip

首先安裝lunzip，這是Open Gapps在整合AOSP所需的命令工具。

sudo apt-get install lunzip

2. 修改manifest.xml

將Open Gapps的專案下載至你的AOSP Codebase。（這些Open Gapps專案很大，約20G，因為他是一個專案支援所有Android版本）

在.repo/manifest.xml的最後，把以下的Open Gapps專案Projects加入

<remote name="opengapps" fetch="https://github.com/opengapps/"  />
  <remote name="nezor" fetch="https://gitlab.nezorfla.me/opengapps/"  />

  <project path="vendor/opengapps/build" name="aosp_build" revision="master" remote="opengapps" />

  <project path="vendor/opengapps/sources/all" name="all" clone-depth="1" revision="master" remote="nezor" />

  <!-- arm64 depends on arm -->
  <project path="vendor/opengapps/sources/arm" name="arm" clone-depth="1" revision="master" remote="nezor" />
  <project path="vendor/opengapps/sources/arm64" name="arm64" clone-depth="1" revision="master" remote="nezor" />

  <project path="vendor/opengapps/sources/x86" name="x86" clone-depth="1" revision="master" remote="nezor" />
  <project path="vendor/opengapps/sources/x86_64" name="x86_64" clone-depth="1" revision="master" remote="nezor" />

接下來在.repo/mainfests/目前下，執行git commit -a -m "add open gapps"，將修改commit進git。

3. 修改aosp_walleye.mk及device.mk

修改檔案：device/google/muskie/aosp_walleye.mk，將：
PRODUCT_RESTRICT_VENDOR_FILES := owner
改為
PRODUCT_RESTRICT_VENDOR_FILES := false

否則在編輯時會發生

error: Error: Product "aosp_walleye" cannot have overlay in vendor tree:...

再修改檔案：device/google/wahoo/device.mk，在檔案最後加入

GAPPS_VARIANT := stock
$(call inherit-product, vendor/opengapps/build/opengapps-packages.mk)

編譯AOSP時，就會呼叫vendor/opengapps/build/opengapps-packages.mk將Open Gapps編入system.img中

4. 修改原始碼

修改frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

--- a/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
+++ b/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
@@ -6001,8 +6001,8 @@ public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
 
     @Override
     public void setShelfHeight(boolean visible, int shelfHeight) {
-        mAmInternal.enforceCallerIsRecentsOrHasPermission(android.Manifest.permission.STATUS_BAR,
-                "setShelfHeight()");
+        //mAmInternal.enforceCallerIsRecentsOrHasPermission(android.Manifest.permission.STATUS_BAR,
+        //        "setShelfHeight()");
         synchronized (mWindowMap) {
             getDefaultDisplayContentLocked().getPinnedStackController().setAdjustedForShelf(visible,
                     shelfHeight)

把setShelfHeight所需要的權限移除，否則刷入ROM之後Pixel Launcher會因權限不足發生錯誤。

5. 重編譯及刷機

再下make之後，重新刷機，結果如下：

刷入最後自行客製ROM，AOSP Android P + Open Gapps

如此完成了一次，從取得AOSP，編譯，刷機，修改，加入GMS，再編譯，再刷機的完整工作！

最後一哩

有了完整的AOSP + GMS，其實還缺內核原始碼的部份。因為Pixel的內核在AOSP中採取預編內核，在device/google/wahoo-kernel下可以看到預編的內核（prebuilt kernel）。如果是內核開發者必須更動其原始碼，最必須也將內核核心整合進來。詳細方法可以參考：如何編譯AOSP內核Kernel並整合進AOSP （Android P/Pixel 2)