07. Basis & Mount 游乐场

以交互方式驱动设备的 挂载转换 并演示了如何 configure.basis, configure.preset和 configure.mount 在终端中协同工作。保持固定的水平界面，以便交互重点始终集中在配置命令上。

您将学到：

• 设置一个 基底置换 ("XZY" → Y-up 应用框架)
• 选择一个 预设 (arm_front) 并了解其配置内容
• 在运行时使用旋转四元数覆盖坐骑（键盘控制）
• 互斥规则： mount 和 preset 无法共存于同一 设备配置 块
• 单篇 configure 语义：每次按键都会发送且仅发送一条配置消息
• (C++ Glaze) 使用 std::optional

工作流程

1. 在第一条消息中：发送 会话配置文件, configure.basis: "XZY"和 configure.preset: arm_front. 开始发送 set_cursor_force 用于固定地板。
2. 每次 tick：读取光标 Y 坐标，计算 force_y = max(0, (floor_pos - y) * stiffness)，发送。
3. 当用户按下某个旋转键时，标记 pending_configure = true.
4. 在下一个时钟周期：构建一个 configure.mount 具有以下变换的块 rotation 是一个单位四元数（当前俯仰角与偏航角的Z-X组合）。省略 preset — 这两者在网络上是互斥的。
5. 重置键 (R) 清除覆盖设置；下次配置将回退到 preset 再次。

参数

名称	默认	目的
BASIS	"XZY"	轴置换— Y-up 应用框架
DEVICE_PRESET / DEVICE_CONFIG_PRESET	"arm_front"	命名预设— 原点位于设备底座
FLOOR_POS_Y	0.0 m	固定地板平面（应用-Y）
STIFFNESS	1000 不适用	地板弹簧刚度
MOUNT_STEP_DEG	10°	每次按键的旋转角度
PRINT_EVERY_MS	200	遥测节流阀

控制

关键	行动
W / S	沿设备+X轴旋转支架±10°（俯仰角）
A / D	将支架沿设备+Z轴旋转±10°（偏航）
R	重置挂载 — 恢复为预设
H	显示控件
Q	退出

mount 和 preset 互斥

该服务拒绝了一个 设备配置 包含两者的代码块。一旦用户覆盖了挂载操作，本教程便省略了 preset 从后续的每次配置开始。按下 R 重新启用 preset 在接下来的配置和删除操作中 mount.

不同的输入模型

C++ 变体在后台的 stdin 线程上读取按行输入（每个字母输入后按 ENTER 键）。Python 使用 keyboard 用于在主异步循环中进行实时按键轮询的包——无需按下 ENTER 键。支持相同的按键和命令。

读取状态字段

来自 data.inverse3[i].state:

• cursor_position.y — vec3，用于计算楼板穿透深度
• current_cursor_force — 用于遥测报告

发送/接收

各变体的有效载荷形状相同；有趣的区别在于它们各自如何构建互斥的 mount / preset 分支机制以及输入线程如何向 WebSocket 线程发送信号。

Python

通过...实现的单线程异步循环，并进行实时键位轮询 keyboard 包。 pending_configure 这是一个由键处理程序设置的全局标志，并在每次 configure 数据块已发送。

async with websockets.connect(URI) as websocket:
    while True:
        msg  = await websocket.recv()
        data = json.loads(msg)

        if first_message:
            first_message = False
            device_id = data["inverse3"][0]["device_id"]
            # Handshake: profile + basis + preset
            request_msg = {
                "session": {"configure": {"profile": {"name": SLUG}}},
                "inverse3": [{
                    "device_id": device_id,
                    "configure": build_configure_block(first_handshake=True),
                    # -> {"basis": {"permutation": "XZY"},
                    #     "preset": {"preset": "arm_front"}}
                }],
            }
        else:
            handle_key_inputs()  # may set pending_configure = True (classic, not shown)

            y       = data["inverse3"][0]["state"]["cursor_position"]["y"]
            force_y = 0.0 if y > FLOOR_POS_Y else (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS

            entry = {
                "device_id": device_id,
                "commands": {"set_cursor_force":
                    {"vector": {"x": 0.0, "y": force_y, "z": 0.0}}},
            }
            if pending_configure:
                entry["configure"] = build_configure_block(first_handshake=False)
                # -> {"mount": {...}}   OR   {"preset": {...}}   (never both)
                pending_configure = False

            request_msg = {"inverse3": [entry]}

        await websocket.send(json.dumps(request_msg))

C++ (nlohmann)

双线程模型：一个后台标准输入线程读取行并翻转 pending_configure (一个 std::atomic<bool>); libhv 的 I/O 线程会在每个时钟周期检查该值并发出 configure 设置后。

std::atomic<bool> pending_configure{false};

ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    const json data = json::parse(msg);
    if (!data.contains("inverse3") || data["inverse3"].empty()) return;

    const bool do_handshake = first_message;
    if (first_message) first_message = false;
    const bool do_configure = do_handshake || pending_configure.exchange(false);

    json request = {};
    if (do_handshake) {
        request["session"] = {{"configure", {{"profile",
            {{"name", "co.haply.inverse.tutorials:basis-and-mount"}}}}}};
    }

    request["inverse3"] = json::array();
    for (auto &el : data["inverse3"].items()) {
        json dev_cmd = {{"device_id", el.value()["device_id"]}};

        if (do_configure) {
            json cfg = {};
            if (do_handshake) cfg["basis"] = {{"permutation", BASIS}};
            if (mount_overridden) {
                cfg["mount"] = {{"transform", {
                    {"position", {{"x", 0.0}, {"y", 0.0}, {"z", 0.0}}},
                    {"rotation", quat_from_xz_deg(mount_angle_x_deg, mount_angle_z_deg)},
                    {"scale",    {{"x", 1.0}, {"y", 1.0}, {"z", 1.0}}},
                }}};
            } else {
                cfg["preset"] = {{"preset", DEVICE_CONFIG_PRESET}};
            }
            dev_cmd["configure"] = cfg;
        }

        const float y = el.value()["state"]["cursor_position"]["y"].get<float>();
        const float force_y = y > FLOOR_POS_Y ? 0.0f : (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS;
        dev_cmd["commands"] = {{"set_cursor_force",
            {{"vector", {{"x", 0.0}, {"y", force_y}, {"z", 0.0}}}}}};

        request["inverse3"].push_back(dev_cmd);
    }
    ws.send(request.dump());
};
std::thread input_thr(input_thread_func);  // stdin reader — flips pending_configure
ws.open("ws://localhost:10001");
while (running.load()) std::this_thread::sleep_for(50ms);

C++ (Glaze)

互斥规则自然对应于 std::optional<preset_cfg> 和 std::optional<mount_cfg>：只有已填充的那个会出现在序列化的 JSON 中。预设名称被建模为一个 enum class 用一个 glz::meta 一种转换机制，用于将其映射为服务所期望的字符串。

// The preset set modelled as an enum
enum class device_preset {
    defaults, arm_front, arm_front_centered,
    led_front, led_front_centered, custom,
};

// Glaze meta — serialize the enum as the JSON string the service expects
template <> struct glz::meta<device_preset> {
    using enum device_preset;
    static constexpr auto value =
        enumerate(defaults, arm_front, arm_front_centered,
                  led_front, led_front_centered, custom);
};

// Transform + the configure block
struct vec3 { float x{}, y{}, z{}; };
struct quat { float w{1.0f}, x{}, y{}, z{}; };
struct transform_t { vec3 position{}; quat rotation{}; vec3 scale{1,1,1}; };

struct preset_cfg { device_preset preset; };
struct basis_cfg  { std::string permutation; };
struct mount_cfg  { transform_t transform; };
struct device_configure {
    std::optional<preset_cfg> preset;  // mutually exclusive with mount
    std::optional<basis_cfg>  basis;
    std::optional<mount_cfg>  mount;   // mutually exclusive with preset
};

// Send / receive
ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    devices_message data{};
    if (glz::read<glz_settings>(data, msg)) return;
    if (data.inverse3.empty()) return;

    const bool do_handshake = first_message.exchange(false);
    const bool do_configure = do_handshake || pending_configure.exchange(false);

    commands_message out_cmds{};
    if (do_handshake) {
        out_cmds.session = session_cmd{ /* profile = basis-and-mount */ };
    }

    for (const auto &dev : data.inverse3) {
        device_commands dc{ .device_id = dev.device_id };

        if (do_configure) {
            device_configure cfg{};
            if (do_handshake) cfg.basis = basis_cfg{BASIS};
            if (mount_overridden) {
                cfg.mount = mount_cfg{ .transform = transform_t{
                    .rotation = quat_from_xz_deg(mount_angle_x_deg, mount_angle_z_deg)}};
            } else {
                cfg.preset = preset_cfg{DEVICE_CONFIG_PRESET};
            }
            dc.configure = std::move(cfg);
        }

        const float y = dev.state.cursor_position.y;
        const float force_y = y > FLOOR_POS_Y ? 0.0f : (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS;
        dc.commands.set_cursor_force = set_cursor_force_cmd{{0.0f, force_y, 0.0f}};
        out_cmds.inverse3.push_back(std::move(dc));
    }

    std::string out_json;
    (void)glz::write_json(out_cmds, out_json);
    ws.send(out_json);
};
std::thread input_thr(input_thread_func);
ws.open("ws://localhost:10001");
while (running.load()) std::this_thread::sleep_for(50ms);

来源： Python·C++·C++ Glaze

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