Ich verstehs nicht so ganz. Du hängst deine Pull-Up-Widerstände an 3.3V wenn auch nur ein I2C-IC in der Schaltung mit 3.3V betrieben wird. Läuft alles mit 5V können die Rs an 5 V.
Ich betreibe seit Jahren DOG-Displays, die mit eigenem µC ausgestattet und I2C-fähig gemacht wurden (und mit 3.3V arbeiten), an 5V-µCs .... teilweise über 2.5m Kabel mit 400kBit. Ohne Pegelwandler. Die PullUps hängen an 3.3V.