Если кому интересно, то я доделал данный проект. Правда с прерываниями не получилось - очень тормознутая система (по некоторым замерам до 12 микросекунд). Но оказалось, что средств контроллера вполне хватает, чтобы реализовать прием 512К (возможно и 2М вытянет) потока.
Коротко о реализации: данные принимаются по SPI с использованием PDC, а вот тактирует SPI внутренний таймер в режиме WAVESEL, со сбросом по внешнему событию (для подстройки такта). Ну и передача по USB на хост в главном цикле. В итоге только одно прерывание на перепрограммирование DMA контроллера.
Так что ПЛИС не понадобилась