Здравствуйте, объясните, пожалуйста, почему программа правильно работает только при полностью выключенном оптимизаторе? (IAR 4.20, MEGA1280)

Чтобы что-то объяснить, нужно это "что-то" сначала увидеть. Телепатические способности у большинства здесь в весьма зачаточном состоянии находятся
Хотя все же я попробую применить телепатию У вас компилятором выбрасывается часть кода или даже всю оставшуюся программу после какого-то оператора? Тогда ищите объяснение в User's Guide на сам компилятор и здесь на форуме по ключевому слову volatile.

Оптимизатор имеет "свое чувство прекрасного" и понимание того, что в вашей программе существенно, а что можно (по его мнению) безболезненно выкинуть. Что он и делает. Проверяется это по листингу.
А ваша задача научиться объяснять компилятору, что вам нужно.
А мы можем вам в этом помочь, когда вы найдете место в программе, которое компилятор выкидывает

например компилятор может не догадаться что какая то переменная меняет свое значение аппаратно, и выкидывает ее при компиляции