Könntest auch einen mega mit externem RAM verwenden (z.B. mega162).

Was hältst Du von einem Test in folgendem Aufbau:
ATmega (mit UART) per RS232 an ein Terminal (PC mit Hyperterminal) ankoppeln. Per Schleife einfach mal einen Teststring senden. Hast Du so etwas schon mal gemacht?

Wenn das sauber funktioniert, nur den Beschleunigungssensor an den TWI anschließen (die beiden Pull-Ups nicht vergessen). Der mega könnte dann per Schleife den Sensor auslesen und die Daten ans Terminal senden. So kannst Du prüfen, ohne das andere Komponenten den Bus stören. Wer weiß, ob nicht doch noch ein Bug in einer der Libs ist.

Wenn das funktioniert, die Zahl der Teilnehmer erweitern und notfalls das Tempo auf dem I²C drosseln.

Alternativ solltest Du Dir die Signale auf dem Bus mit einem Oszilloskop ansehen - geht natürlich nur, wenn Du eines hast.

H.A.R.R.Y.