# Architektur
Überblick über die Schichten, Prozesse und Datenflüsse von VersaPad Viewer.
Für Domänenregeln, bekannte Bugs und Implementierungsdisziplin siehe
[`AGENTS.md`](../AGENTS.md); für Installation/Nutzung siehe
[`README.md`](../README.md). Für die genauen Datenformate siehe
[`data-model.md`](data-model.md), für das Serial-Wire-Protokoll
[`protocol.md`](protocol.md).
## Ziel und Kontext
VersaPad Viewer ist ein eigenständiges Python-Tool für das VersaPad-Makropad
(4×5-Button-Grid + 4 Encoder, SAMD21-Firmware). Es ergänzt die offizielle
VersaGUI (C#/.NET) um eine schlankere, plattformunabhängigere Alternative
zum Anzeigen, Live-Synchronisieren und Neuprogrammieren der Belegung, plus
einen MCP-Server, der dieselbe Programmierung KI-gesteuert per Tool-Aufruf
erlaubt. Beide GUIs (die offizielle VersaGUI und dieses Tool) konkurrieren
um denselben exklusiven USB-CDC-Port — siehe „Nebenläufigkeit" unten.
## Schichtenmodell
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Frontends │
│ ┌────────────┐ ┌──────────────────┐ ┌────────────────────┐ │
│ │ server.py │ │ desktop_viewer.py │ │ versapad_mcp_ │ │
│ │ (Browser, │ │ (Tkinter, Tray, │ │ server.py │ │
│ │ read-only)│ │ Live-Sync, Edit) │ │ (KI-Tool-Aufrufe) │ │
│ └─────┬──────┘ └────────┬──────────┘ └─────────┬──────────┘ │
│ │ │ │ │
│ └───────────┬───────┴──────────────┬───────────┘ │
│ ▼ ▼ │
│ versapad_combined.py versapad_data.py │
│ (Ein-Datei-Format, (Decoding fürs Anzeigen, │
│ Board-Sync, Auto- Legacy-Einzel-JSONs) │
│ Create) │
│ │ │
│ ▼ │
│ versapad_protocol.py (pack/unpack, CRC16) │
│ │ │
│ ▼ │
│ versapad_serial.py (VersaPadLink, 8-Byte-Pakete) │
│ │ │
└─────────────────────┼──────────────────────────────────────────────┘
▼
VersaPad-Board (USB-CDC, VID:PID 239A:0042)
```
`action_dialog.py` ist ein UI-Hilfsmodul von `desktop_viewer.py`
(Bearbeiten-Dialoge für den Programmiermodus) und taucht oben nicht separat
auf.
### Read-only-Schicht
- **`versapad_data.py`** — decodiert JSON-Rohdaten (Keycodes, Consumer-IDs,
Modifier-Bits) zu lesbarem Text, kennt die Grid-Geometrie
(`index = spalte*5 + reihe`). Liest wahlweise:
- die klassischen `versapad_config1/2/3.json` (`CONFIG_PATHS`) — Export
der offiziellen VersaGUI, kein von diesem Tool geschriebenes Format;
- oder (über `versapad_combined.py`) die kombinierte Datei.
- `app_dir()` liefert das Basisverzeichnis für die eigene Config, siehe
„Config-Speicherort" unten.
- **`server.py`** — generiert bei jedem HTTP-Request frisch HTML aus dem
aktuellen Zustand (`vcomb.load_or_fetch()`), Auto-Reload alle 4s per
``. Rein lesend, kein eigener Zustand zwischen
Requests, daher nie „veraltet" im Sinne von In-Memory-Staleness.
### Binär-/Serial-Schicht
- **`versapad_protocol.py`** — pack/unpack für `SDeviceConfig` (740B, alle
3 Profile) und `SMacroTable` (512B, 32 Slots), plus CRC16. 1:1 aus den
Firmware-Structs übernommen, siehe [`data-model.md`](data-model.md).
- **`versapad_serial.py`** — `VersaPadLink`: öffnet bei Bedarf den COM-Port
(per VID/PID-Erkennung), spricht das 8-Byte-Paket-Protokoll, siehe
[`protocol.md`](protocol.md). **Schließt die Verbindung nicht von selbst**
nach einem Befehl — Aufrufer müssen das selbst tun, wenn sie den Port
nicht dauerhaft blockieren wollen (siehe „Nebenläufigkeit" unten).
- **`versapad_combined.py`** — das Ein-Datei-Format: alle 3 Profile +
Makro-Tabelle + lokale Profilnamen in einer JSON
(`versapad_config_all.json`). Bindeglied zwischen den JSON-Strukturen und
den Binärblobs aus `versapad_protocol.py`. Zentrale Funktionen:
- `load_or_fetch()` — bevorzugt die lokale Datei, baut sie bei Bedarf
automatisch neu auf (erst Board-Versuch, sonst leere Default-Config).
- `save_file()`/`load_file()` — reines Lesen/Schreiben der JSON.
- `fetch_from_board()`/`to_binary()` — Konvertierung zu/von den
Binärblobs für Board-Lese-/Schreibvorgänge.
- `read_profile_names()` — liest nur die Profilnamen, ohne Board-Zugriff
(für Tab-Beschriftungen im Nur-Lese-Modus).
### UI
- **`desktop_viewer.py`** — Tkinter-Fenster mit drei unabhängig
umschaltbaren Modi (siehe „Modi" unten), Tray-Icon, Info-Dialog mit
MCP-Doku.
- **`action_dialog.py`** — modale Bearbeiten-Dialoge (`ActionEditDialog`,
`MacroStepsDialog`) für den Programmiermodus, auf gemeinsamer Basis
`_ModalDialog`:
- positioniert sich beim Öffnen mittig über dem aufrufenden Fenster
(Aufbau `withdraw()`n, `_center_on_parent()`, dann `deiconify()`);
- bindet ``/`` auf dem Toplevel und verteilt sie:
entweder an eine laufende Tastendruck-Aufnahme, sonst als
Enter = OK / Escape = Abbrechen;
- `_KeyCapture` schaltet ein Label in den Aufnahmemodus und schickt jeden
Tastendruck durch `versapad_data.tk_event_to_hid()` — reine
Tk-Fenster-Events, **kein globaler Tastaturhook** (siehe „Grenzen der
Tastendruck-Erkennung" unten).
### MCP-Server
- **`versapad_mcp_server.py`** — registriert als projektgebundener
MCP-Server "versapad" (`.mcp.json`) oder wahlweise user-scope
(`claude mcp add -s user versapad -- versapad_mcp_server.py`).
Hält einen eigenen In-Memory-Zustand (`_state["combined"]`,
unabhängig von jeder laufenden GUI), der explizit per `save_local()` /
`load_local()` mit der Datei bzw. `load_from_board()` / `write_to_board()`
mit dem Board synchronisiert wird. Board-Serial-Tools schließen die
Verbindung nach jedem Aufruf wieder (siehe unten).
## Config-Speicherort
`versapad_data.app_dir()` bestimmt das Basisverzeichnis für die eigene
Config-Datei (`versapad_combined.DEFAULT_PATH` =
`app_dir()/versapad_config_all.json`): `%APPDATA%\VersaPadViewer`
(Roaming-AppData), unabhängig davon, ob die gebaute `.exe` oder der
Quellcode gestartet wurde (kein `sys.frozen`-Zweig).
Bewusst **nicht** das Installationsverzeichnis (`%LOCALAPPDATA%\
VersaPadViewer`, wo die `.exe` liegt): `build_and_deploy.ps1` räumt das
Zielverzeichnis vor jedem Deploy komplett ab, läge die Config dort, würde
jeder Rebuild sie mitlöschen (genau das ist am 2026-08-15 passiert, siehe
`AGENTS.md`). Ebenso bewusst **nicht** vom Startweg abhängig — sonst sähe
die `.exe` eine andere Datei als ein aus dem Quellcode gestarteter
`versapad_mcp_server.py`, und Änderungen aus dem einen Weg wären im
anderen unsichtbar (ebenfalls am 2026-08-15 beobachtet).
Fehlt die Datei, legt `load_or_fetch()` sie automatisch an — zuerst per
Serial-Versuch vom Board (das ist die eigentliche Quelle der Wahrheit, die
Datei nur ein Lesecache dafür), sonst als leere Default-Config
(`default_combined()`). Das Tool ist damit auch ganz ohne vorhandene
Config oder angeschlossenes Board sofort benutzbar.
Die klassischen `versapad_config1/2/3.json` (`versapad_data.CONFIG_PATHS`)
bleiben bewusst getrennt hartkodiert auf `~\OneDrive\Desktop` — das ist
optionale Lese-Interop mit einem JSON-Export der offiziellen VersaGUI,
kein von diesem Tool selbst gepflegtes Format, und daher nicht Teil der
„portablen Installation".
## Modi in `desktop_viewer.py`
Drei Checkboxen, unabhängig voneinander:
| Modus | Zweck | Zustand |
|---|---|---|
| Nur-Lesen (Default) | Zeigt das aktuelle Profil an | Liest bei jedem Poll (alle 1,5s) frisch über `_current_profile_view()` → `vcomb.load_or_fetch()`. Kein eigener In-Memory-Snapshot, daher nie veraltet. |
| Live-Sync | Fragt per Serial das aktuell aktive Profil ab, schaltet die Ansicht mit | Hintergrund-Thread pollt `read_active_profile()`, hält dafür den COM-Port dauerhaft offen, solange die Checkbox an ist. Schließt sich mit VersaGUI/Programmiermodus/MCP-Board-Zugriff gegenseitig aus (exklusiver Port). |
| Programmiermodus | Zellen anklicken zum Bearbeiten | Lädt `self.combined` **einmalig pro Prozesslauf** beim ersten Aktivieren (bevorzugt `DEFAULT_PATH`, sonst `default_combined()`). Jede Bearbeitung speichert sofort automatisch (`_autosave_combined()`). **Achtung:** Da der Snapshot nur einmal geladen wird, sieht der Programmiermodus externe Änderungen (z.B. per MCP) erst nach einem Neustart der exe oder einem expliziten „Datei laden…“. |
### Grenzen der Tastendruck-Erkennung
Die Erkennung im Bearbeiten-Dialog nutzt ausschließlich Tk-Events des
fokussierten Fensters. Daraus folgt zweierlei, und beides ist bewusst so:
1. **Nur was das Fenster erreicht, wird erkannt.** Win+L, Strg+Alt+Entf und
andere vom Betriebssystem abgefangene Kombinationen kommen nie an. Ein
globaler `SetWindowsHookEx`-Hook würde sie sehen, ist aber ausgeschlossen
(AV-Fehlalarm-Risiko, siehe `AGENTS.md`).
2. **Die Zuordnung ist eine US-Layout-Näherung.** HID-Keycodes bezeichnen
physische Tastenpositionen des US-Layouts; Tk liefert nur `keysym` und
Windows-Virtual-Key-Code, beide vom *aktiven* Layout abgeleitet. Die
physische Position (Scan-Code) wäre nötig, um das exakt aufzulösen, und
ist ohne WinAPI-Aufruf nicht verfügbar. Praktische Folge auf deutschem
Layout: Y und Z landen vertauscht auf dem Board. Das Ergebnis wird immer
ins Dropdown und in die Modifier-Checkboxen geschrieben und ist dort
korrigierbar — die Erkennung ersetzt die manuelle Auswahl nicht, sie
beschleunigt sie nur.
Details der Zuordnungstabellen: `versapad_data.tk_event_to_hid()` und die
`_TK_*`/`_WIN_VK_TO_HID`-Dicts darüber.
### Kopieren/Einfügen zwischen Tasten
Rechtsklick auf eine Karte im Programmiermodus (bzw. `Strg+C`/`Strg+V` auf
der Karte unter dem Mauszeiger) kopiert Belegung und/oder LED-Farbe auf
andere Tasten. Die Ablage ist eine reine In-Memory-Struktur in
`desktop_viewer.VersaPadViewer._clip` (`{"action": …, "led": …}`), **nicht**
die System-Zwischenablage — dort lägen nur Textrepräsentationen, hier
werden ganze Action-Dicts übertragen. Eingefügt wird immer eine
`copy.deepcopy()`, damit zwei Tasten nicht dasselbe Dict teilen. Encoder
haben keine eigene LED; eine kopierte Farbe auf einen Encoder einzufügen ist
deshalb wirkungslos.
Tk-Aufrufe passieren nie direkt aus dem Serial- oder Tray-Hintergrundthread
— Ergebnisse landen in einer `queue.Queue`, der Main-Thread holt sie per
`after()`-Polling ab (Absturzrisiko bei Cross-Thread-Tk-Zugriff, siehe
`AGENTS.md`).
## Nebenläufigkeit / Prozessmodell
Der USB-CDC-Port ist **exklusiv** — nur eine Verbindung gleichzeitig. Drei
potenzielle Halter existieren parallel und wissen nichts voneinander:
1. Die offizielle VersaGUI (C#/.NET), läuft dauerhaft als Tray-App.
2. `desktop_viewer.py`, wenn Live-Sync an ist (hält den Port dauerhaft) oder
während eines Board-Lese-/Schreibvorgangs im Programmiermodus (hält ihn
nur kurz).
3. `versapad_mcp_server.py`, während eines Board-Tool-Aufrufs — schließt
die Verbindung danach explizit wieder (`finally: _link.close()` in
`get_board_status()`, `load_from_board()`, `write_to_board()`), damit ein
einzelner MCP-Aufruf nicht dauerhaft blockiert, was Live-Sync/VersaGUI
sonst mit „busy“ aussperren würde.
**Mehrere MCP-Server-Prozesse:** Je nach Host-Umgebung können mehrere
unabhängige `versapad_mcp_server.py`-Prozesse gleichzeitig laufen (z.B.
durch wiederholte Tool-Ladevorgänge/Reconnects), jeder mit eigenem,
nicht geteiltem In-Memory-Zustand. Ein `write_to_board()`-Aufruf kann daher
auf einem anderen Prozess landen als vorherige `set_*`-Aufrufe und einen
veralteten/leeren Zustand schreiben, obwohl die Antwort `{"ok": true}`
meldet. Empfohlenes Muster: vor `write_to_board()` immer `load_local()`
aufrufen (liest die Datei prozessunabhängig frisch von der Platte) und
nach dem Schreiben mit `load_from_board()` + `get_profile()` gegenlesen,
statt dem ACK allein zu vertrauen. Details siehe „Bug beobachtet
2026-08-14“ in `AGENTS.md`.
## Build/Deploy
`build_and_deploy.ps1` installiert `requirements.txt` selbst
(`pip install -r`), baut mit PyInstaller (`--onedir --windowed`, nur
`desktop_viewer.py` wird gebündelt) und kopiert das Ergebnis nach
`%LOCALAPPDATA%\VersaPadViewer\`. `--onedir` statt `--onefile`, um
AV-Fehlalarme zu verringern. Räumt das Zielverzeichnis vor dem Kopieren
komplett ab, rettet dabei aber zuvor gefundene `versapad_config*.json`
(Altinstallationen, bei denen die Config noch im Installationsordner
liegt) über den Deploy hinweg. Läuft komplett in try/catch mit
Exit-Code-Prüfung und pausiert am Ende (Erfolg wie Fehler) auf
Tastendruck, außer bei `-NoPause`. Muss lokal laufen, nicht auf einem
Netzlaufwerk (Pfadlängen-/DLL-Ladeprobleme, siehe `AGENTS.md`). Details:
[`README.md`](../README.md#als-eigenständige-exe-windows).