Объявляю переменную типа double и в отладчике вижу что она сохраняется в памяти как float. 4 байта в памяти. Редко использовал переменные double и не обращал на это внимания. Компилятор GCC не работает с double или нужна какая то библиотека?

Компилятор GCC работает. Не работает его реализация конкретно для AVR. "Читайте доки, там все сказано".

Стандарт языка не регламентирует конкретную реализацию вещественных чисел. С точки зрения самого языка они могут быть любого размера. double -- это не обязательно числа с плавающей запятой двойной точности в формате ieee-754