Почему мне нужно помещать функцию millis() внутри основного цикла для запуска ISR?

В вашей функции handleButton вы сбрасываете переменную count каждый раз, когда входите в блок if ().

Если вы не используете функцию millis(), т.е. выполняете функцию switch() в каждом основном цикле, переменная count, вероятно, снова будет сброшена в ноль основной функцией, как только ваша подпрограмма прерывания увеличит ее с нуля и вернет результат. , и основной цикл выполняется снова.

Если вы хотите сбросить счетчик переменных после истечения тайм-аута и больше не нажимать в первый раз, вам необходимо обработать некоторые состояния, как в следующем коде:

// as in your code, the minimum acceptable time between press events
#define def_click_debounce_ms 200
// after a press event occurs, if no more press events occur after this time, we assume that the user press sequence has completed
#define def_pause_validate_click_ms (def_click_debounce_ms + 1000)

// your ISR for the press event, just enriched with a signal on too short press
ISR (INT0_vect) {

    if (millis() - lastPressTime >= def_click_debounce_ms) {
        // increment the number of press detected
        count++;
        lastPressTime = millis();
    }
    else
    {
        // signal to main that an invalid press happened
        reset_wait_release_request++;
    }
}

// the status of handleButton check 
typedef enum _enum_check_button_press_status
{
    enum_check_button_press_status_init = 0,
    enum_check_button_press_status_check_press_sequence,
    enum_check_button_press_status_numof
}enum_check_button_press_status;

// our check button press status variable
enum_check_button_press_status e_check_button_press_status = enum_check_button_press_status_init;
// we use this variable to keep the number of press events handleButton detects
uint8_t num_consecutive_press_detected = 0;

void handleButton() {
    // store the current time
    const uint32_t now_ms = millis();
    switch(e_check_button_press_status)
    {
    case enum_check_button_press_status_init:
    default:
    {
        // no press detected at this moment
        num_consecutive_press_detected = 0;
        // check for a press sequence
        e_check_button_press_status = enum_check_button_press_status_check_press_sequence;
        break;
    }
    case enum_check_button_press_status_check_press_sequence:
    {
        // has the interrupt routine detected a new press?
        if (count != main_count)
        {
            // align our own press counter
            main_count = count;
            // increment the number of press detected by the main
            num_consecutive_press_detected++;
            // mark the time of the last press detected by the main
            start_wait_release_ms = now_ms;
        }
        // if an invalid press happened, let's restart our release timer
        else if (reset_wait_release_request != reset_wait_release_ack)
        {
            reset_wait_release_ack = reset_wait_release_request;
            // we restart the time of the last press detected by the main
            start_wait_release_ms = now_ms;
        }
        // if a timeout happens waiting for next press, let's check if it was a valid press sequence
        else if ((num_consecutive_press_detected > 0) && (now_ms - start_wait_release_ms >= def_pause_validate_click_ms))
        {
            // do your stuff
            switch(num_consecutive_press_detected)
            {
            case 0:
            {
                // should never happen...
                break;
            }
            case 2:
            {
                // do the 2-clicks stuff
                PORTA ^= (1 << 1);
                break;
            }
            case 3:
            {
                // do the 3-clicks stuff
                PORTA ^= (1 << 3);
                break;
            }
            
            case 1:
            default:
            {
                printf("Invalid number of press detected: %u\n", (unsigned int)num_consecutive_press_detected);
                break;
            }
            }
            
            // go back to the init state
            e_check_button_press_status = enum_check_button_press_status_init;
        }
        break;
    }
    }   

}