Das war auch so mein Gedanke. In einer Schleife den EEPROM auslesen. Wenn der Inhalt ein Wert hat, ist er da schon belegt. Wenn nicht, den Zähler merken und dort den Messwert ablegen.
Allerdings hätte ich die 255, die in den Zellen stehen gelassen, sofern ein Messwert nicht 255 werden kann. Aber das macht ja keinen großen Unterschied außer das es so kompatibler zu neuen AVRs ist wo man evtl nicht dran denke den EEPROM mit 0 zu beschreiben.

Aber du solltest im EEPROM die Zelle 0 nicht beschreiben. Diese kann nach einem Reset gelöscht werden. Dazu gibt es von Atmel auch eine AppNote.