Ich würd auch sagen am allereinfachsten ist es einen zweiten AVR zu benutzen. Du schreibst ja nicht viel über dein Problem da ist es auch etwas schweirig einen konkreten tip zu geben. Ich denke prinzipiell musst du dir erstmal überlegen ob ein AVR die komplette rechnung schafft und du nur das Problem hast das er sich um nichts anderes kümmern kann. In diesem Fall würde ich den Sensor oder was sonst die Datenquelle ist wenn möglich gleich an den AVR hängen der rechnet und dann nur die Ergebnisse übertragen. Wenn du die Aufgaben aufteilen willst und die Daten schnell zwischen einem AVR zum anderen übertragen willst würd ich mir auch einen Parallelport bauen, sofern der Datendurchsatz nicht zu hoch ist. Du musst immerhin alles in Software machen...
musst halt mal überlegen wieviel Rechenzeit die Datenübertragung im Vergleich zur Rechnung frisst. In der Regel lohnt sich sowas immer dann, wenn du zwei drei Werte zur berechnung brauchst, mit denen ewigkeiten rumrechnest und die Ergebnise zurückgibst. Wenn du einen Hohen Datendurchsatz mit einfachen Rechnungen hast wie Beispielsweise Bildverarbeitung, wird das so nicht Funktionieren