Du möchtest nicht -O1 sondern -Os, da bei AVRs in der Regel die Geschwindigkeit mit der Größe korreliert. Probiers einfach Mal aus. Alternativ kannst du auch die richtig aggressiven Optimierungen anschalten und die Parameter zum Ausrollen von Schleifen modifizieren, dann geht der Code aber mit Sicherheit in die Breite.
mfG
Markus
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