Und warum dann nicht gleich einen ATMEGA 8 als PWM Quelle verwenden ?
Der kann dann die PWM Signale für die LED's erzeugen. Eventuell könnte man noch einen ULN2803 als Treiber nachschalten.
Letztlich dürfte dasauch die preiswertese Lösung sein.
Als Verbindung zwischen dem Steuercontroller und dem Dimm- Controller würde ich SPI verwenden, weil das einfacher zu handeln ist als TWI ( I²C ).
Beide Schnittstellen sind als Hardware in den ATMEGA Controllern eingebaut.
Das Protokoll kann man sich dann selber ausdenken. Also entweder alle 8 Dimmwerte nacheinander übertragen, oder ein Kanalbyte gefolgt von einem Wertbyte bei Bedarf senden.
Eine weitere Möglichkeit wäre Dich am DMX 512 Protokoll ( serielle Schnittstelle ) zu orientieren.
Dadurch wäre dann die Ansteuerung von 512 Kanälen möglich und die Dimm Controller wären auch als abgesetzte Einheit über größere Entfernungen ( mehrere Hunder Meter ) ansteuerbar.

Es gibt da also eine Menge möglicher Lösungen.