Jetzt kann ich mit 4 MHz im AVR arbeiten, aus denen dann problemlos
800 kHz Taktimpulse erzeugt werden können.
Mein Vorschlag war ja mit der Hardware SPI zu arbeiten.
Da sind dann bei 20MHz Taktfrequenz 10MHz Clockrate bei SPI Master möglich.
Im SPI Slave Mode - den Du ja nicht brauchst - wären es dann immer noch 5MHz.
Das Ganze SPI Geschäft läuft rein in Hardware ohne zusätzliche Prozessorlast.
Lediglich das Abfragen ob das SPIDR leer ist und das Beschreiben des selben müsste man softwaretechnisch lösen.
Dazu würde ich aber bei dieser Geschwindigkeit Assembler verwenden und die Daten aus einer vorberechneten Tabelle holen.
Im entsprechenden AVR Datenblatt ist da sogar ein Programmbeispiel dafür drin.