Der LM358 gibt am Ausgang auch nur gut 3 V aus, und er ist nicht besonders schnell. Besserwäre ein Komperator wie LM393.

Wenn das signal nur 1,3 V ist, könnte es sein, das es ein Openkollektor Signal ist, und da nur ein Pullup Wiederstand fehlt ?

Wenn man den Pin Frei hat, könnte man auch den Komperator Einagng des AVRs nutzen, und dann als vergleichsspannung die internen 1,1 V nehmen. Das wäre eine Lösung ganz ohne extra Hardware und selbst wenn man einen externen Spannungsteiler (z.V. 0,8 V) für die den anderen Einganng nimmt, hat man noch weniger Hardware.