Wenns wirklich ein µC mit mehr Pins sein soll würd mir da spontan ein Infineon XE167 einfallen. Ist zwar ne ganze Ecke mächtiger als ein AVR, aber mit nem 144-Pin-Gehäuse sollte genug da sein.

Aber der Liste nach würde sich das alles schon mit 2560er machen lassen. Als Bus-System reicht hier dann auch der I2C. Und den in Gang kriegen ist auch kein so grosses Hexenwerk (eher Teufelswerk, wenns mal irgendwo hakt)