如果这个问题已经得到解答，请原谅我，但我无法在此页面或更广泛的 Internet 上找到答案。
我是一位经验丰富的开发人员，对低级编程有相当的了解，但对嵌入式开发相对较新。我一直在使用 ST-NUCLEO144 板自学嵌入式系统开发，该板具有 STM32F746ZG MCU。对我来说似乎不明显的一个问题是，为什么寄存器中逻辑相关的位字段可能位于不同的位置。
一个例子是USART_CR1STM32746ZG 上的寄存器。和位字段共同控制 USART TX/RX 中的字长M0，M1组合的 2 位值0b00指定 8 位，0b01指定 9 位等。这一切都非常简单，除了M0位 12 和M1位28……这是为什么呢？
这是出于遗留设计原因，例如将新功能插入到先前保留的空间中吗？是因为与芯片设计相关的原因，我没有考虑，还是我没有看到更大的目的？
显然，用位掩码克服这一点非常简单，但我只是好奇。
这是出于遗留设计原因，例如将新功能插入到先前保留的空间中吗？
在这种特殊情况下（以及我见过的类似情况）是的，这样做是为了帮助保持与旧设备的向后兼容性，并最大限度地减少对已经为这些旧设备编写的（可能是经过良好测试和合格/认证的）代码所做的任何更改. 因此，如果与原始寄存器位相邻的位已被使用，则新特性和功能（需要新的寄存器位进行控制和配置）必须使用非连续位。
例如，这里是USART_CR1旧的 STM32F1xx 系列的寄存器。
图 1. STM32F10xxx USART_CR1 寄存器使用
图片来源：STM32F10xxx 系列参考手册 RM0008，第 27.6.4 节
较旧的 USART（只有 2 个字长选项）只需要M一位来配置两个选项之间的 USART 字长，即第 12 位。请注意第 11 位和第 13 位也是如何使用的，因此无法用于未来的“扩展” .
正如您所说，在较新的 STM32F7（例如，还有 STM32F4）上，USART 现在有 3 个字长选项（7、8 和 9 位），因此需要另一个配置位 - 位 12 是M0，M1现在位 28 （之前在 STM32F1 寄存器映射中保留，如上所示）。
图 2. STM32F74xxx USART_CR1 寄存器使用
图片来源：STM32F75xxx 和 STM32F74xxx 系列参考手册 RM0385，第 31.8.1 节
他们无法将新M1位放入寄存器位 11 或 13，而无需移动已用于其他功能的寄存器位，因此消除了与使用它们的现有代码（例如，STM32F1）的向后兼容性。
所以他们试图保持一些向后兼容性，这导致新的寄存器位被添加到意想不到的地方。
维护独立 UART（从 8250 到 16550）的寄存器映射，并在寄存器映射的其他位置添加新寄存器，是另一个示例。
你是对的
“..出于遗留设计原因，例如将新功能插入到先前保留的空间中..”。
据我所知，在大多数情况下，位位置本身几乎没有设计影响（我的意思是在芯片实现中）。设计师通常会尝试利用任何可用的东西。在某些情况下，例如当您尝试扩展宽度等时。
话虽如此，但在某些情况下，位位置故意保持相距很远。特别是对于那些可能导致系统最终处于不希望状态的非故意写入（由于错误的位置/掩码，或为了安全而加扰）不可修改的关键位。