Alle Methoden haben auch Vor- und Nachteile:
1wire Interface: Ist nur in Software implementierbar. Für 1 wire Master gibts Librarys für 1wire slaves nicht - Soweit ich weiß. Da das Timing nicht lapidar ist wür ich diese Schnittstelle nicht verwenden.
TWI bzw I²C: Ist im Prinzip langsam, aber durch den Quittierungs algorithmus relativ zuverlässig und wird von den meisten ATMEGA Controllern in Hardware unterstützt.
USART Verbindung: Relativ einfaches Protokoll, die Geschwindigkeit ist in Grenzen frei wählbar, die Schnittstelle wird von Hardware unterstützt und wenn man Bustreiber Bausteine benutzt geht das auch über sehr lange Verbindungen bis zu 1km.
SPI:Eigentlich die klassische Verbindung die von Hardware unterstützt wird. Geht schnell Ein Controller ist Master, der andere Slave. Auch die Schnittstelle wird von Hardware unterstützt. Aufpassen muß man lediglich bei der ISP, da die bei den meisten Controllern die gleichen Ports benutzt wie die SPI Verbindung.
Hie muß man also mit Jumpern oder Lötbrücken arbeiten, oder auf die ISP Schnittstelle verzichten.

Wenn es nur um eine Erweiterung von Portleitungen geht würde ich aber auch eine Schieberegister Lösung oder einen I²C Port Baustein verwenden.