Da die Prozessoren sehr ähnlich sind, sollten die einzigen Vorraussetzungen für AVR DOS genügend Flash, 2 K RAM und eventuell eine SPI Schnittstelle sein. Ich würde mal schätzen das man bei 2 K RAM auch SPI und genügend Flash dazu kriegt.

Es gibt verschiedene Versionen von AVR-DOS. Eventuell sogar eine die mit weniger RAM auskommt.
Wenn man immer nur einen Datensatz draufschreiben will, könnte man auch erst die Daten nach Methode A) schreiben und dann nachträglich die FAT dazutun, die sieht dann ja immer fst gleich aus (bis auf die Länge der Datei).