У меня есть функционально похожий проект. В конечном счёте на выход поставил блок внутреннего ОЗУ, куда через мультиплексор складываются данные от разных внутренних источников, а внешняя шина совершенно прозрачным образом читает эти данные уже из этого буферного ОЗУ.

а как вы складываете данные туда ? переодически порашивали все?
если мне надо поллинг статуса готовности делать? или скажем блок данных из другой памяти считывать? надо прикручивать автомат который память - память будет перекачивать?

Складываю данные специальным автоматом, по сути делаю тоже самое, что Вы сейчас пытаетесь сделать для внешней шины, но во внутреннюю память. У меня период между внешними запросами гораздо длиннее длительности запроса, соответственно проблема внешних таймингов не волнует.
Это, конечно, усложняет задачу, добавляя необходимость разруливать очередность внутренних записей, но зато с внешними запросами всё просто.
Даже при таком подходе можно сделать мультиплексор на выходе, переключающийся между несколькими источниками. Вы просто посмотрите - в какой очередности заполняются ваши регистры, может быть их можно, действительно, отражать в ОЗУ.