Из Вашего сообщения не ясно: скорости чего Вам не хватает в МК ?
Одно дело - например, USART не может физически передавать данные со скоростью вдвое больше, чем в настоящее время. Совсем другое - ядро МК загружено на 100% обработкой первичных данных, снятых с датчиков...
Очень часто я наблюдал, как неправильная организация вычислительного процесса в МК приводит к замедлению его работы. "Правильная" программа ускорялась в разы !
ИМХО, "фишка" МК в том, что отдельные его части могут (и должны!) работать впараллель. Например, пока АЦП производит преобразование сигнала в цифровой вид, в это время производится обработка предыдущего преобразования, а USART выдаёт "наружу" предыдущие обработанные данные.
Примерно такая организация программы - классика "правильной" программы. По сравнению с простым линейным алгоритмом (замер - обрабка - передача) вполне можно ускорить выполнение вдвое.
Это - не Ваш ли случай ?