theoretisch kannst du deine 4 Byte Telemetriedaten über einen 400Khz TWI Bus mit ~4,76Khz übertragen (wenn ich das jetzt richtig gerechnet habe). Pro 4-Byte Block kommen noch Start- und Stoppbit, Read/Write Bit und 7 Bit Adresse dazu.
Das sollte doch reichen, oder?

Den 8-Bit Bus mit den Select Bits kannst du theoretisch mit der halben Taktfrequenz (Ohne Sync) auslesen, das ergäbe max. 8MB/sek, das ist für einen AVR doch etwas viel an Daten.
So ein Bus ist zwar recht einfach zu implementieren, aber doch etwas oversized. Und zum 4-Bit Bus ists auch nicht weit.

Um ein bisschen mehr Luft bei der Verarbeitung zu bekommen, könntest du zb. einen Mega88 einsetzen, der geht bis 20Mhz.

mfg