Средства и методы разработки

1. почему линкер не выравнивает переменные, размера меньше чем слово, по адресу, кратному слову? 

Не обязан по умолчанию. Volatile расценивается что читаться будут битов по разрядности size_t в случае arm(extends do the holding register в типо оригинале), что автоматом приводит к косяку (если переменная не выровнена) или нет (если так свезло)

2. как заставить линкер производить выравнивание адреса размещения переменных внутри одного модуля по границам слова, хотя бы для ускорения доступа к этим переменным?

Директива

#pragma (push, 4)

бла бла бла

#pragma (pop)

3. как заставить линкер производить выравнивание адреса размещения переменных при переходе к другому модулю?

см п.2

4. что за херня? как эта дурацкая опция влияет на генерирование кода с невыровненным адресом переменных модулей?

Это плохая вообще идея делать volatile для uint8_t.

5. предполагаю, что имеется ошибка в GCC: работающий код может думать, что переменная размещена по выровненному адресу, а реально она находится по невыровненному

Очень врядли.

ситуация многократно обсосана на стековерфло и коммунити.арм