Marlin/planner.cpp

   1 /*
   2   planner.c - buffers movement commands and manages the acceleration profile plan
   3   Part of Grbl
   4
   5   Copyright (c) 2009-2011 Simen Svale Skogsrud
   6
   7   Grbl is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Grbl is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with Grbl.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 /* The ring buffer implementation gleaned from the wiring_serial library by David A. Mellis. */
  22
  23 /*
  24   Reasoning behind the mathematics in this module (in the key of 'Mathematica'):
  25
  26   s == speed, a == acceleration, t == time, d == distance
  27
  28   Basic definitions:
  29
  30     Speed[s_, a_, t_] := s + (a*t)
  31     Travel[s_, a_, t_] := Integrate[Speed[s, a, t], t]
  32
  33   Distance to reach a specific speed with a constant acceleration:
  34
  35     Solve[{Speed[s, a, t] == m, Travel[s, a, t] == d}, d, t]
  36       d -> (m^2 - s^2)/(2 a) --> estimate_acceleration_distance()
  37
  38   Speed after a given distance of travel with constant acceleration:
  39
  40     Solve[{Speed[s, a, t] == m, Travel[s, a, t] == d}, m, t]
  41       m -> Sqrt[2 a d + s^2]
  42
  43     DestinationSpeed[s_, a_, d_] := Sqrt[2 a d + s^2]
  44
  45   When to start braking (di) to reach a specified destionation speed (s2) after accelerating
  46   from initial speed s1 without ever stopping at a plateau:
  47
  48     Solve[{DestinationSpeed[s1, a, di] == DestinationSpeed[s2, a, d - di]}, di]
  49       di -> (2 a d - s1^2 + s2^2)/(4 a) --> intersection_distance()
  50
  51     IntersectionDistance[s1_, s2_, a_, d_] := (2 a d - s1^2 + s2^2)/(4 a)
  52 */
  53
  54 #include "Marlin.h"
  55 #include "planner.h"
  56 #include "stepper.h"
  57 #include "temperature.h"
  58 #include "ultralcd.h"
  59 #include "language.h"
  60
  61 //===========================================================================
  62 //=============================public variables ============================
  63 //===========================================================================
  64
  65 unsigned long minsegmenttime;
  66 float max_feedrate[4]; // set the max speeds
  67 float axis_steps_per_unit[4];
  68 unsigned long max_acceleration_units_per_sq_second[4]; // Use M201 to override by software
  69 float minimumfeedrate;
  70 float acceleration;         // Normal acceleration mm/s^2  THIS IS THE DEFAULT ACCELERATION for all moves. M204 SXXXX
  71 float retract_acceleration; //  mm/s^2   filament pull-pack and push-forward  while standing still in the other axis M204 TXXXX
  72 float max_xy_jerk; //speed than can be stopped at once, if i understand correctly.
  73 float max_z_jerk;
  74 float max_e_jerk;
  75 float mintravelfeedrate;
  76 unsigned long axis_steps_per_sqr_second[NUM_AXIS];
  77
  78 // The current position of the tool in absolute steps
  79 long position[4];   //rescaled from extern when axis_steps_per_unit are changed by gcode
  80 static float previous_speed[4]; // Speed of previous path line segment
  81 static float previous_nominal_speed; // Nominal speed of previous path line segment
  82
  83 extern volatile int extrudemultiply; // Sets extrude multiply factor (in percent)
  84
  85 #ifdef AUTOTEMP
  86     float autotemp_max=250;
  87     float autotemp_min=210;
  88     float autotemp_factor=0.1;
  89     bool autotemp_enabled=false;
  90 #endif
  91
  92 //===========================================================================
  93 //=================semi-private variables, used in inline  functions    =====
  94 //===========================================================================
  95 block_t block_buffer[BLOCK_BUFFER_SIZE];            // A ring buffer for motion instfructions
  96 volatile unsigned char block_buffer_head;           // Index of the next block to be pushed
  97 volatile unsigned char block_buffer_tail;           // Index of the block to process now
  98
  99 //===========================================================================
 100 //=============================private variables ============================
 101 //===========================================================================
 102 #ifdef PREVENT_DANGEROUS_EXTRUDE
 103   bool allow_cold_extrude=false;
 104 #endif
 105 #ifdef XY_FREQUENCY_LIMIT
 106   // Used for the frequency limit
 107   static unsigned char old_direction_bits = 0;               // Old direction bits. Used for speed calculations
 108   static long x_segment_time[3]={0,0,0};                     // Segment times (in us). Used for speed calculations
 109   static long y_segment_time[3]={0,0,0};
 110 #endif
 111
 112 // Returns the index of the next block in the ring buffer
 113 // NOTE: Removed modulo (%) operator, which uses an expensive divide and multiplication.
 114 static int8_t next_block_index(int8_t block_index) {
 115   block_index++;
 116   if (block_index == BLOCK_BUFFER_SIZE) { block_index = 0; }
 117   return(block_index);
 118 }
 119
 120
 121 // Returns the index of the previous block in the ring buffer
 122 static int8_t prev_block_index(int8_t block_index) {
 123   if (block_index == 0) { block_index = BLOCK_BUFFER_SIZE; }
 124   block_index--;
 125   return(block_index);
 126 }
 127
 128 //===========================================================================
 129 //=============================functions         ============================
 130 //===========================================================================
 131
 132 // Calculates the distance (not time) it takes to accelerate from initial_rate to target_rate using the
 133 // given acceleration:
 134 FORCE_INLINE float estimate_acceleration_distance(float initial_rate, float target_rate, float acceleration)
 135 {
 136   if (acceleration!=0) {
 137   return((target_rate*target_rate-initial_rate*initial_rate)/
 138          (2.0*acceleration));
 139   }
 140   else {
 141     return 0.0;  // acceleration was 0, set acceleration distance to 0
 142   }
 143 }
 144
 145 // This function gives you the point at which you must start braking (at the rate of -acceleration) if
 146 // you started at speed initial_rate and accelerated until this point and want to end at the final_rate after
 147 // a total travel of distance. This can be used to compute the intersection point between acceleration and
 148 // deceleration in the cases where the trapezoid has no plateau (i.e. never reaches maximum speed)
 149
 150 FORCE_INLINE float intersection_distance(float initial_rate, float final_rate, float acceleration, float distance)
 151 {
 152  if (acceleration!=0) {
 153   return((2.0*acceleration*distance-initial_rate*initial_rate+final_rate*final_rate)/
 154          (4.0*acceleration) );
 155   }
 156   else {
 157     return 0.0;  // acceleration was 0, set intersection distance to 0
 158   }
 159 }
 160
 161 // Calculates trapezoid parameters so that the entry- and exit-speed is compensated by the provided factors.
 162
 163 void calculate_trapezoid_for_block(block_t *block, float entry_factor, float exit_factor) {
 164   unsigned long initial_rate = ceil(block->nominal_rate*entry_factor); // (step/min)
 165   unsigned long final_rate = ceil(block->nominal_rate*exit_factor); // (step/min)
 166
 167   // Limit minimal step rate (Otherwise the timer will overflow.)
 168   if(initial_rate <120) {initial_rate=120; }
 169   if(final_rate < 120) {final_rate=120;  }
 170
 171   long acceleration = block->acceleration_st;
 172   int32_t accelerate_steps =
 173     ceil(estimate_acceleration_distance(block->initial_rate, block->nominal_rate, acceleration));
 174   int32_t decelerate_steps =
 175     floor(estimate_acceleration_distance(block->nominal_rate, block->final_rate, -acceleration));
 176
 177   // Calculate the size of Plateau of Nominal Rate.
 178   int32_t plateau_steps = block->step_event_count-accelerate_steps-decelerate_steps;
 179
 180   // Is the Plateau of Nominal Rate smaller than nothing? That means no cruising, and we will
 181   // have to use intersection_distance() to calculate when to abort acceleration and start braking
 182   // in order to reach the final_rate exactly at the end of this block.
 183   if (plateau_steps < 0) {
 184     accelerate_steps = ceil(
 185       intersection_distance(block->initial_rate, block->final_rate, acceleration, block->step_event_count));
 186     accelerate_steps = max(accelerate_steps,0); // Check limits due to numerical round-off
 187     accelerate_steps = min(accelerate_steps,block->step_event_count);
 188     plateau_steps = 0;
 189   }
 190
 191   #ifdef ADVANCE
 192     volatile long initial_advance = block->advance*entry_factor*entry_factor;
 193     volatile long final_advance = block->advance*exit_factor*exit_factor;
 194   #endif // ADVANCE
 195
 196  // block->accelerate_until = accelerate_steps;
 197  // block->decelerate_after = accelerate_steps+plateau_steps;
 198   CRITICAL_SECTION_START;  // Fill variables used by the stepper in a critical section
 199   if(block->busy == false) { // Don't update variables if block is busy.
 200     block->accelerate_until = accelerate_steps;
 201     block->decelerate_after = accelerate_steps+plateau_steps;
 202     block->initial_rate = initial_rate;
 203     block->final_rate = final_rate;
 204   #ifdef ADVANCE
 205       block->initial_advance = initial_advance;
 206       block->final_advance = final_advance;
 207   #endif //ADVANCE
 208   }
 209   CRITICAL_SECTION_END;
 210 }
 211
 212 // Calculates the maximum allowable speed at this point when you must be able to reach target_velocity using the
 213 // acceleration within the allotted distance.
 214 FORCE_INLINE float max_allowable_speed(float acceleration, float target_velocity, float distance) {
 215   return  sqrt(target_velocity*target_velocity-2*acceleration*distance);
 216 }
 217
 218 // "Junction jerk" in this context is the immediate change in speed at the junction of two blocks.
 219 // This method will calculate the junction jerk as the euclidean distance between the nominal
 220 // velocities of the respective blocks.
 221 //inline float junction_jerk(block_t *before, block_t *after) {
 222 //  return sqrt(
 223 //    pow((before->speed_x-after->speed_x), 2)+pow((before->speed_y-after->speed_y), 2));
 224 //}
 225
 226
 227 // The kernel called by planner_recalculate() when scanning the plan from last to first entry.
 228 void planner_reverse_pass_kernel(block_t *previous, block_t *current, block_t *next) {
 229   if(!current) { return; }
 230
 231     if (next) {
 232     // If entry speed is already at the maximum entry speed, no need to recheck. Block is cruising.
 233     // If not, block in state of acceleration or deceleration. Reset entry speed to maximum and
 234     // check for maximum allowable speed reductions to ensure maximum possible planned speed.
 235     if (current->entry_speed != current->max_entry_speed) {
 236
 237       // If nominal length true, max junction speed is guaranteed to be reached. Only compute
 238       // for max allowable speed if block is decelerating and nominal length is false.
 239       if ((!current->nominal_length_flag) && (current->max_entry_speed > next->entry_speed)) {
 240         current->entry_speed = min( current->max_entry_speed,
 241           max_allowable_speed(-current->acceleration,next->entry_speed,current->millimeters));
 242       } else {
 243         current->entry_speed = current->max_entry_speed;
 244       }
 245       current->recalculate_flag = true;
 246
 247     }
 248   } // Skip last block. Already initialized and set for recalculation.
 249 }
 250
 251 // planner_recalculate() needs to go over the current plan twice. Once in reverse and once forward. This
 252 // implements the reverse pass.
 253 void planner_reverse_pass() {
 254   uint8_t block_index = block_buffer_head;
 255   if(((block_buffer_head-block_buffer_tail + BLOCK_BUFFER_SIZE) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1)) > 3) {
 256     block_index = (block_buffer_head - 3) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1);
 257     block_t *block[3] = { NULL, NULL, NULL };
 258     while(block_index != block_buffer_tail) {
 259       block_index = prev_block_index(block_index);
 260       block[2]= block[1];
 261       block[1]= block[0];
 262       block[0] = &block_buffer[block_index];
 263       planner_reverse_pass_kernel(block[0], block[1], block[2]);
 264     }
 265   }
 266 }
 267
 268 // The kernel called by planner_recalculate() when scanning the plan from first to last entry.
 269 void planner_forward_pass_kernel(block_t *previous, block_t *current, block_t *next) {
 270   if(!previous) { return; }
 271
 272   // If the previous block is an acceleration block, but it is not long enough to complete the
 273   // full speed change within the block, we need to adjust the entry speed accordingly. Entry
 274   // speeds have already been reset, maximized, and reverse planned by reverse planner.
 275   // If nominal length is true, max junction speed is guaranteed to be reached. No need to recheck.
 276   if (!previous->nominal_length_flag) {
 277     if (previous->entry_speed < current->entry_speed) {
 278       double entry_speed = min( current->entry_speed,
 279         max_allowable_speed(-previous->acceleration,previous->entry_speed,previous->millimeters) );
 280
 281       // Check for junction speed change
 282       if (current->entry_speed != entry_speed) {
 283         current->entry_speed = entry_speed;
 284         current->recalculate_flag = true;
 285       }
 286     }
 287   }
 288 }
 289
 290 // planner_recalculate() needs to go over the current plan twice. Once in reverse and once forward. This
 291 // implements the forward pass.
 292 void planner_forward_pass() {
 293   uint8_t block_index = block_buffer_tail;
 294   block_t *block[3] = { NULL, NULL, NULL };
 295
 296   while(block_index != block_buffer_head) {
 297     block[0] = block[1];
 298     block[1] = block[2];
 299     block[2] = &block_buffer[block_index];
 300     planner_forward_pass_kernel(block[0],block[1],block[2]);
 301     block_index = next_block_index(block_index);
 302   }
 303   planner_forward_pass_kernel(block[1], block[2], NULL);
 304 }
 305
 306 // Recalculates the trapezoid speed profiles for all blocks in the plan according to the
 307 // entry_factor for each junction. Must be called by planner_recalculate() after
 308 // updating the blocks.
 309 void planner_recalculate_trapezoids() {
 310   int8_t block_index = block_buffer_tail;
 311   block_t *current;
 312   block_t *next = NULL;
 313
 314   while(block_index != block_buffer_head) {
 315     current = next;
 316     next = &block_buffer[block_index];
 317     if (current) {
 318       // Recalculate if current block entry or exit junction speed has changed.
 319       if (current->recalculate_flag || next->recalculate_flag) {
 320         // NOTE: Entry and exit factors always > 0 by all previous logic operations.
 321         calculate_trapezoid_for_block(current, current->entry_speed/current->nominal_speed,
 322           next->entry_speed/current->nominal_speed);
 323         current->recalculate_flag = false; // Reset current only to ensure next trapezoid is computed
 324       }
 325     }
 326     block_index = next_block_index( block_index );
 327   }
 328   // Last/newest block in buffer. Exit speed is set with MINIMUM_PLANNER_SPEED. Always recalculated.
 329   if(next != NULL) {
 330     calculate_trapezoid_for_block(next, next->entry_speed/next->nominal_speed,
 331       MINIMUM_PLANNER_SPEED/next->nominal_speed);
 332     next->recalculate_flag = false;
 333   }
 334 }
 335
 336 // Recalculates the motion plan according to the following algorithm:
 337 //
 338 //   1. Go over every block in reverse order and calculate a junction speed reduction (i.e. block_t.entry_factor)
 339 //      so that:
 340 //     a. The junction jerk is within the set limit
 341 //     b. No speed reduction within one block requires faster deceleration than the one, true constant
 342 //        acceleration.
 343 //   2. Go over every block in chronological order and dial down junction speed reduction values if
 344 //     a. The speed increase within one block would require faster accelleration than the one, true
 345 //        constant acceleration.
 346 //
 347 // When these stages are complete all blocks have an entry_factor that will allow all speed changes to
 348 // be performed using only the one, true constant acceleration, and where no junction jerk is jerkier than
 349 // the set limit. Finally it will:
 350 //
 351 //   3. Recalculate trapezoids for all blocks.
 352
 353 void planner_recalculate() {
 354   planner_reverse_pass();
 355   planner_forward_pass();
 356   planner_recalculate_trapezoids();
 357 }
 358
 359 void plan_init() {
 360   block_buffer_head = 0;
 361   block_buffer_tail = 0;
 362   memset(position, 0, sizeof(position)); // clear position
 363   previous_speed[0] = 0.0;
 364   previous_speed[1] = 0.0;
 365   previous_speed[2] = 0.0;
 366   previous_speed[3] = 0.0;
 367   previous_nominal_speed = 0.0;
 368 }
 369
 370
 371
 372
 373 #ifdef AUTOTEMP
 374 void getHighESpeed()
 375 {
 376   static float oldt=0;
 377   if(!autotemp_enabled){
 378     return;
 379   }
 380   if(degTargetHotend0()+2<autotemp_min) {  //probably temperature set to zero.
 381     return; //do nothing
 382   }
 383
 384   float high=0.0;
 385   uint8_t block_index = block_buffer_tail;
 386
 387   while(block_index != block_buffer_head) {
 388     if((block_buffer[block_index].steps_x != 0) ||
 389        (block_buffer[block_index].steps_y != 0) ||
 390        (block_buffer[block_index].steps_z != 0)) {
 391       float se=(float(block_buffer[block_index].steps_e)/float(block_buffer[block_index].step_event_count))*block_buffer[block_index].nominal_speed;
 392       //se; mm/sec;
 393       if(se>high)
 394       {
 395         high=se;
 396       }
 397     }
 398     block_index = (block_index+1) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1);
 399   }
 400
 401   float g=autotemp_min+high*autotemp_factor;
 402   float t=g;
 403   if(t<autotemp_min)
 404     t=autotemp_min;
 405   if(t>autotemp_max)
 406     t=autotemp_max;
 407   if(oldt>t)
 408   {
 409     t=AUTOTEMP_OLDWEIGHT*oldt+(1-AUTOTEMP_OLDWEIGHT)*t;
 410   }
 411   oldt=t;
 412   setTargetHotend0(t);
 413 }
 414 #endif
 415
 416 void check_axes_activity() {
 417   unsigned char x_active = 0;
 418   unsigned char y_active = 0;
 419   unsigned char z_active = 0;
 420   unsigned char e_active = 0;
 421   unsigned char fan_speed = 0;
 422   unsigned char tail_fan_speed = 0;
 423   block_t *block;
 424
 425   if(block_buffer_tail != block_buffer_head) {
 426     uint8_t block_index = block_buffer_tail;
 427     tail_fan_speed = block_buffer[block_index].fan_speed;
 428     while(block_index != block_buffer_head) {
 429       block = &block_buffer[block_index];
 430       if(block->steps_x != 0) x_active++;
 431       if(block->steps_y != 0) y_active++;
 432       if(block->steps_z != 0) z_active++;
 433       if(block->steps_e != 0) e_active++;
 434       if(block->fan_speed != 0) fan_speed++;
 435       block_index = (block_index+1) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1);
 436     }
 437   }
 438   else {
 439     #if FAN_PIN > -1
 440       if (FanSpeed != 0){
 441         analogWrite(FAN_PIN,FanSpeed); // If buffer is empty use current fan speed
 442       }
 443     #endif
 444   }
 445   if((DISABLE_X) && (x_active == 0)) disable_x();
 446   if((DISABLE_Y) && (y_active == 0)) disable_y();
 447   if((DISABLE_Z) && (z_active == 0)) disable_z();
 448   if((DISABLE_E) && (e_active == 0)) { disable_e0();disable_e1();disable_e2(); }
 449   #if FAN_PIN > -1
 450   if((FanSpeed == 0) && (fan_speed ==0)) {
 451     analogWrite(FAN_PIN, 0);
 452   }
 453
 454   if (FanSpeed != 0 && tail_fan_speed !=0) {
 455     analogWrite(FAN_PIN,tail_fan_speed);
 456   }
 457   #endif
 458   #ifdef AUTOTEMP
 459     getHighESpeed();
 460   #endif
 461 }
 462
 463
 464 float junction_deviation = 0.1;
 465 // Add a new linear movement to the buffer. steps_x, _y and _z is the absolute position in
 466 // mm. Microseconds specify how many microseconds the move should take to perform. To aid acceleration
 467 // calculation the caller must also provide the physical length of the line in millimeters.
 468 void plan_buffer_line(const float &x, const float &y, const float &z, const float &e, float feed_rate, const uint8_t &extruder)
 469 {
 470   // Calculate the buffer head after we push this byte
 471   int next_buffer_head = next_block_index(block_buffer_head);
 472
 473   // If the buffer is full: good! That means we are well ahead of the robot.
 474   // Rest here until there is room in the buffer.
 475   while(block_buffer_tail == next_buffer_head) {
 476     manage_heater();
 477     manage_inactivity(1);
 478     LCD_STATUS;
 479   }
 480
 481   // The target position of the tool in absolute steps
 482   // Calculate target position in absolute steps
 483   //this should be done after the wait, because otherwise a M92 code within the gcode disrupts this calculation somehow
 484   long target[4];
 485   target[X_AXIS] = lround(x*axis_steps_per_unit[X_AXIS]);
 486   target[Y_AXIS] = lround(y*axis_steps_per_unit[Y_AXIS]);
 487   target[Z_AXIS] = lround(z*axis_steps_per_unit[Z_AXIS]);
 488   target[E_AXIS] = lround(e*axis_steps_per_unit[E_AXIS]);
 489
 490   #ifdef PREVENT_DANGEROUS_EXTRUDE
 491     if(target[E_AXIS]!=position[E_AXIS])
 492     if(degHotend(active_extruder)<EXTRUDE_MINTEMP && !allow_cold_extrude)
 493     {
 494       position[E_AXIS]=target[E_AXIS]; //behave as if the move really took place, but ignore E part
 495       SERIAL_ECHO_START;
 496       SERIAL_ECHOLNPGM(MSG_ERR_COLD_EXTRUDE_STOP);
 497     }
 498     #ifdef PREVENT_LENGTHY_EXTRUDE
 499     if(labs(target[E_AXIS]-position[E_AXIS])>axis_steps_per_unit[E_AXIS]*EXTRUDE_MAXLENGTH)
 500     {
 501       position[E_AXIS]=target[E_AXIS]; //behave as if the move really took place, but ignore E part
 502       SERIAL_ECHO_START;
 503       SERIAL_ECHOLNPGM(MSG_ERR_LONG_EXTRUDE_STOP);
 504     }
 505     #endif
 506   #endif
 507
 508   // Prepare to set up new block
 509   block_t *block = &block_buffer[block_buffer_head];
 510
 511   // Mark block as not busy (Not executed by the stepper interrupt)
 512   block->busy = false;
 513
 514   // Number of steps for each axis
 515   block->steps_x = labs(target[X_AXIS]-position[X_AXIS]);
 516   block->steps_y = labs(target[Y_AXIS]-position[Y_AXIS]);
 517   block->steps_z = labs(target[Z_AXIS]-position[Z_AXIS]);
 518   block->steps_e = labs(target[E_AXIS]-position[E_AXIS]);
 519   block->steps_e *= extrudemultiply;
 520   block->steps_e /= 100;
 521   block->step_event_count = max(block->steps_x, max(block->steps_y, max(block->steps_z, block->steps_e)));
 522
 523   // Bail if this is a zero-length block
 524   if (block->step_event_count <= dropsegments) { return; };
 525
 526   block->fan_speed = FanSpeed;
 527
 528   // Compute direction bits for this block
 529   block->direction_bits = 0;
 530   if (target[X_AXIS] < position[X_AXIS]) { block->direction_bits |= (1<<X_AXIS); }
 531   if (target[Y_AXIS] < position[Y_AXIS]) { block->direction_bits |= (1<<Y_AXIS); }
 532   if (target[Z_AXIS] < position[Z_AXIS]) { block->direction_bits |= (1<<Z_AXIS); }
 533   if (target[E_AXIS] < position[E_AXIS]) { block->direction_bits |= (1<<E_AXIS); }
 534
 535   block->active_extruder = extruder;
 536
 537   //enable active axes
 538   if(block->steps_x != 0) enable_x();
 539   if(block->steps_y != 0) enable_y();
 540   #ifndef Z_LATE_ENABLE
 541     if(block->steps_z != 0) enable_z();
 542   #endif
 543
 544   // Enable all
 545   if(block->steps_e != 0) { enable_e0();enable_e1();enable_e2(); }
 546
 547   if (block->steps_e == 0) {
 548         if(feed_rate<mintravelfeedrate) feed_rate=mintravelfeedrate;
 549   }
 550   else {
 551         if(feed_rate<minimumfeedrate) feed_rate=minimumfeedrate;
 552   }
 553
 554   float delta_mm[4];
 555   delta_mm[X_AXIS] = (target[X_AXIS]-position[X_AXIS])/axis_steps_per_unit[X_AXIS];
 556   delta_mm[Y_AXIS] = (target[Y_AXIS]-position[Y_AXIS])/axis_steps_per_unit[Y_AXIS];
 557   delta_mm[Z_AXIS] = (target[Z_AXIS]-position[Z_AXIS])/axis_steps_per_unit[Z_AXIS];
 558   delta_mm[E_AXIS] = ((target[E_AXIS]-position[E_AXIS])/axis_steps_per_unit[E_AXIS])*extrudemultiply/100.0;
 559   if ( block->steps_x <=dropsegments && block->steps_y <=dropsegments && block->steps_z <=dropsegments ) {
 560     block->millimeters = fabs(delta_mm[E_AXIS]);
 561   } else {
 562     block->millimeters = sqrt(square(delta_mm[X_AXIS]) + square(delta_mm[Y_AXIS]) + square(delta_mm[Z_AXIS]));
 563   }
 564   float inverse_millimeters = 1.0/block->millimeters;  // Inverse millimeters to remove multiple divides
 565
 566   // Calculate speed in mm/second for each axis. No divide by zero due to previous checks.
 567   float inverse_second = feed_rate * inverse_millimeters;
 568
 569   int moves_queued=(block_buffer_head-block_buffer_tail + BLOCK_BUFFER_SIZE) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1);
 570
 571   // slow down when de buffer starts to empty, rather than wait at the corner for a buffer refill
 572   #ifdef OLD_SLOWDOWN
 573     if(moves_queued < (BLOCK_BUFFER_SIZE * 0.5) && moves_queued > 1) feed_rate = feed_rate*moves_queued / (BLOCK_BUFFER_SIZE * 0.5);
 574   #endif
 575
 576   #ifdef SLOWDOWN
 577   //  segment time im micro seconds
 578   unsigned long segment_time = lround(1000000.0/inverse_second);
 579   if ((moves_queued > 1) && (moves_queued < (BLOCK_BUFFER_SIZE * 0.5))) {
 580     if (segment_time < minsegmenttime)  { // buffer is draining, add extra time.  The amount of time added increases if the buffer is still emptied more.
 581         inverse_second=1000000.0/(segment_time+lround(2*(minsegmenttime-segment_time)/moves_queued));
 582     }
 583   }
 584   #endif
 585   //  END OF SLOW DOWN SECTION
 586
 587
 588   block->nominal_speed = block->millimeters * inverse_second; // (mm/sec) Always > 0
 589   block->nominal_rate = ceil(block->step_event_count * inverse_second); // (step/sec) Always > 0
 590
 591  // Calculate and limit speed in mm/sec for each axis
 592   float current_speed[4];
 593   float speed_factor = 1.0; //factor <=1 do decrease speed
 594   for(int i=0; i < 4; i++) {
 595     current_speed[i] = delta_mm[i] * inverse_second;
 596     if(fabs(current_speed[i]) > max_feedrate[i])
 597       speed_factor = min(speed_factor, max_feedrate[i] / fabs(current_speed[i]));
 598   }
 599
 600 // Max segement time in us.
 601 #ifdef XY_FREQUENCY_LIMIT
 602 #define MAX_FREQ_TIME (1000000.0/XY_FREQUENCY_LIMIT)
 603
 604   // Check and limit the xy direction change frequency
 605   unsigned char direction_change = block->direction_bits ^ old_direction_bits;
 606   old_direction_bits = block->direction_bits;
 607
 608   if((direction_change & (1<<X_AXIS)) == 0) {
 609      x_segment_time[0] += segment_time;
 610   }
 611   else {
 612     x_segment_time[2] = x_segment_time[1];
 613     x_segment_time[1] = x_segment_time[0];
 614     x_segment_time[0] = segment_time;
 615   }
 616   if((direction_change & (1<<Y_AXIS)) == 0) {
 617      y_segment_time[0] += segment_time;
 618   }
 619   else {
 620     y_segment_time[2] = y_segment_time[1];
 621     y_segment_time[1] = y_segment_time[0];
 622     y_segment_time[0] = segment_time;
 623   }
 624   long max_x_segment_time = max(x_segment_time[0], max(x_segment_time[1], x_segment_time[2]));
 625   long max_y_segment_time = max(y_segment_time[0], max(y_segment_time[1], y_segment_time[2]));
 626   long min_xy_segment_time =min(max_x_segment_time, max_y_segment_time);
 627   if(min_xy_segment_time < MAX_FREQ_TIME) speed_factor = min(speed_factor, speed_factor * (float)min_xy_segment_time / (float)MAX_FREQ_TIME);
 628 #endif
 629
 630   // Correct the speed
 631   if( speed_factor < 1.0) {
 632     for(unsigned char i=0; i < 4; i++) {
 633       current_speed[i] *= speed_factor;
 634     }
 635     block->nominal_speed *= speed_factor;
 636     block->nominal_rate *= speed_factor;
 637   }
 638
 639   // Compute and limit the acceleration rate for the trapezoid generator.
 640   float steps_per_mm = block->step_event_count/block->millimeters;
 641   if(block->steps_x == 0 && block->steps_y == 0 && block->steps_z == 0) {
 642     block->acceleration_st = ceil(retract_acceleration * steps_per_mm); // convert to: acceleration steps/sec^2
 643   }
 644   else {
 645     block->acceleration_st = ceil(acceleration * steps_per_mm); // convert to: acceleration steps/sec^2
 646     // Limit acceleration per axis
 647     if(((float)block->acceleration_st * (float)block->steps_x / (float)block->step_event_count) > axis_steps_per_sqr_second[X_AXIS])
 648       block->acceleration_st = axis_steps_per_sqr_second[X_AXIS];
 649     if(((float)block->acceleration_st * (float)block->steps_y / (float)block->step_event_count) > axis_steps_per_sqr_second[Y_AXIS])
 650       block->acceleration_st = axis_steps_per_sqr_second[Y_AXIS];
 651     if(((float)block->acceleration_st * (float)block->steps_e / (float)block->step_event_count) > axis_steps_per_sqr_second[E_AXIS])
 652       block->acceleration_st = axis_steps_per_sqr_second[E_AXIS];
 653     if(((float)block->acceleration_st * (float)block->steps_z / (float)block->step_event_count ) > axis_steps_per_sqr_second[Z_AXIS])
 654       block->acceleration_st = axis_steps_per_sqr_second[Z_AXIS];
 655   }
 656   block->acceleration = block->acceleration_st / steps_per_mm;
 657   block->acceleration_rate = (long)((float)block->acceleration_st * 8.388608);
 658
 659 #if 0  // Use old jerk for now
 660   // Compute path unit vector
 661   double unit_vec[3];
 662
 663   unit_vec[X_AXIS] = delta_mm[X_AXIS]*inverse_millimeters;
 664   unit_vec[Y_AXIS] = delta_mm[Y_AXIS]*inverse_millimeters;
 665   unit_vec[Z_AXIS] = delta_mm[Z_AXIS]*inverse_millimeters;
 666
 667   // Compute maximum allowable entry speed at junction by centripetal acceleration approximation.
 668   // Let a circle be tangent to both previous and current path line segments, where the junction
 669   // deviation is defined as the distance from the junction to the closest edge of the circle,
 670   // colinear with the circle center. The circular segment joining the two paths represents the
 671   // path of centripetal acceleration. Solve for max velocity based on max acceleration about the
 672   // radius of the circle, defined indirectly by junction deviation. This may be also viewed as
 673   // path width or max_jerk in the previous grbl version. This approach does not actually deviate
 674   // from path, but used as a robust way to compute cornering speeds, as it takes into account the
 675   // nonlinearities of both the junction angle and junction velocity.
 676   double vmax_junction = MINIMUM_PLANNER_SPEED; // Set default max junction speed
 677
 678   // Skip first block or when previous_nominal_speed is used as a flag for homing and offset cycles.
 679   if ((block_buffer_head != block_buffer_tail) && (previous_nominal_speed > 0.0)) {
 680     // Compute cosine of angle between previous and current path. (prev_unit_vec is negative)
 681     // NOTE: Max junction velocity is computed without sin() or acos() by trig half angle identity.
 682     double cos_theta = - previous_unit_vec[X_AXIS] * unit_vec[X_AXIS]
 683                        - previous_unit_vec[Y_AXIS] * unit_vec[Y_AXIS]
 684                        - previous_unit_vec[Z_AXIS] * unit_vec[Z_AXIS] ;
 685
 686     // Skip and use default max junction speed for 0 degree acute junction.
 687     if (cos_theta < 0.95) {
 688       vmax_junction = min(previous_nominal_speed,block->nominal_speed);
 689       // Skip and avoid divide by zero for straight junctions at 180 degrees. Limit to min() of nominal speeds.
 690       if (cos_theta > -0.95) {
 691         // Compute maximum junction velocity based on maximum acceleration and junction deviation
 692         double sin_theta_d2 = sqrt(0.5*(1.0-cos_theta)); // Trig half angle identity. Always positive.
 693         vmax_junction = min(vmax_junction,
 694           sqrt(block->acceleration * junction_deviation * sin_theta_d2/(1.0-sin_theta_d2)) );
 695       }
 696     }
 697   }
 698 #endif
 699   // Start with a safe speed
 700   float vmax_junction = max_xy_jerk/2;
 701   if(fabs(current_speed[Z_AXIS]) > max_z_jerk/2)
 702     vmax_junction = max_z_jerk/2;
 703   vmax_junction = min(vmax_junction, block->nominal_speed);
 704   if(fabs(current_speed[E_AXIS]) > max_e_jerk/2)
 705     vmax_junction = min(vmax_junction, max_e_jerk/2);
 706
 707   if ((moves_queued > 1) && (previous_nominal_speed > 0.0001)) {
 708     float jerk = sqrt(pow((current_speed[X_AXIS]-previous_speed[X_AXIS]), 2)+pow((current_speed[Y_AXIS]-previous_speed[Y_AXIS]), 2));
 709     if((fabs(previous_speed[X_AXIS]) > 0.0001) || (fabs(previous_speed[Y_AXIS]) > 0.0001)) {
 710       vmax_junction = block->nominal_speed;
 711     }
 712     if (jerk > max_xy_jerk) {
 713       vmax_junction *= (max_xy_jerk/jerk);
 714     }
 715     if(fabs(current_speed[Z_AXIS] - previous_speed[Z_AXIS]) > max_z_jerk) {
 716       vmax_junction *= (max_z_jerk/fabs(current_speed[Z_AXIS] - previous_speed[Z_AXIS]));
 717     }
 718     if(fabs(current_speed[E_AXIS] - previous_speed[E_AXIS]) > max_e_jerk) {
 719       vmax_junction *= (max_e_jerk/fabs(current_speed[E_AXIS] - previous_speed[E_AXIS]));
 720     }
 721   }
 722   block->max_entry_speed = vmax_junction;
 723
 724   // Initialize block entry speed. Compute based on deceleration to user-defined MINIMUM_PLANNER_SPEED.
 725   double v_allowable = max_allowable_speed(-block->acceleration,MINIMUM_PLANNER_SPEED,block->millimeters);
 726   block->entry_speed = min(vmax_junction, v_allowable);
 727
 728   // Initialize planner efficiency flags
 729   // Set flag if block will always reach maximum junction speed regardless of entry/exit speeds.
 730   // If a block can de/ac-celerate from nominal speed to zero within the length of the block, then
 731   // the current block and next block junction speeds are guaranteed to always be at their maximum
 732   // junction speeds in deceleration and acceleration, respectively. This is due to how the current
 733   // block nominal speed limits both the current and next maximum junction speeds. Hence, in both
 734   // the reverse and forward planners, the corresponding block junction speed will always be at the
 735   // the maximum junction speed and may always be ignored for any speed reduction checks.
 736   if (block->nominal_speed <= v_allowable) { block->nominal_length_flag = true; }
 737   else { block->nominal_length_flag = false; }
 738   block->recalculate_flag = true; // Always calculate trapezoid for new block
 739
 740   // Update previous path unit_vector and nominal speed
 741   memcpy(previous_speed, current_speed, sizeof(previous_speed)); // previous_speed[] = current_speed[]
 742   previous_nominal_speed = block->nominal_speed;
 743
 744
 745   #ifdef ADVANCE
 746     // Calculate advance rate
 747     if((block->steps_e == 0) || (block->steps_x == 0 && block->steps_y == 0 && block->steps_z == 0)) {
 748       block->advance_rate = 0;
 749       block->advance = 0;
 750     }
 751     else {
 752       long acc_dist = estimate_acceleration_distance(0, block->nominal_rate, block->acceleration_st);
 753       float advance = (STEPS_PER_CUBIC_MM_E * EXTRUDER_ADVANCE_K) *
 754         (current_speed[E_AXIS] * current_speed[E_AXIS] * EXTRUTION_AREA * EXTRUTION_AREA)*256;
 755       block->advance = advance;
 756       if(acc_dist == 0) {
 757         block->advance_rate = 0;
 758       }
 759       else {
 760         block->advance_rate = advance / (float)acc_dist;
 761       }
 762     }
 763     /*
 764     SERIAL_ECHO_START;
 765     SERIAL_ECHOPGM("advance :");
 766     SERIAL_ECHO(block->advance/256.0);
 767     SERIAL_ECHOPGM("advance rate :");
 768     SERIAL_ECHOLN(block->advance_rate/256.0);
 769     */
 770   #endif // ADVANCE
 771
 772   calculate_trapezoid_for_block(block, block->entry_speed/block->nominal_speed,
 773     MINIMUM_PLANNER_SPEED/block->nominal_speed);
 774
 775   // Move buffer head
 776   block_buffer_head = next_buffer_head;
 777
 778   // Update position
 779   memcpy(position, target, sizeof(target)); // position[] = target[]
 780
 781   planner_recalculate();
 782
 783   st_wake_up();
 784 }
 785
 786 void plan_set_position(const float &x, const float &y, const float &z, const float &e)
 787 {
 788   position[X_AXIS] = lround(x*axis_steps_per_unit[X_AXIS]);
 789   position[Y_AXIS] = lround(y*axis_steps_per_unit[Y_AXIS]);
 790   position[Z_AXIS] = lround(z*axis_steps_per_unit[Z_AXIS]);
 791   position[E_AXIS] = lround(e*axis_steps_per_unit[E_AXIS]);
 792   st_set_position(position[X_AXIS], position[Y_AXIS], position[Z_AXIS], position[E_AXIS]);
 793   previous_nominal_speed = 0.0; // Resets planner junction speeds. Assumes start from rest.
 794   previous_speed[0] = 0.0;
 795   previous_speed[1] = 0.0;
 796   previous_speed[2] = 0.0;
 797   previous_speed[3] = 0.0;
 798 }
 799
 800 void plan_set_e_position(const float &e)
 801 {
 802   position[E_AXIS] = lround(e*axis_steps_per_unit[E_AXIS]);
 803   st_set_e_position(position[E_AXIS]);
 804 }
 805
 806 uint8_t movesplanned()
 807 {
 808  return (block_buffer_head-block_buffer_tail + BLOCK_BUFFER_SIZE) & (BLOCK_BUFFER_SIZE - 1);
 809 }
 810
 811 void allow_cold_extrudes(bool allow)
 812 {
 813   #ifdef PREVENT_DANGEROUS_EXTRUDE
 814     allow_cold_extrude=allow;
 815   #endif
 816 }