Решали подобную задачу на cy7c68013a: 8051 ядро не использовали, один порт как PIO (типа BitBang в ft245), один как синхронный фифо с переключаемым тактированием внутр30/внутр48/внешн5-48 МГц. Идею срисовали с уже не выпускаемого модуля WoodmanUSB
http://www.pcports.ru/articles/usb1.php. Развели платку под SantaCruz. Со стороны ПЛИС сделали фифо на DDR - 32 МБайт. На скорости 10 МБайт/с система вполне нормально работает. Так что вполне могу поделиться опытом.
UPD: еепромку выкинуть нельзя! В ней конфиг самой USB-части (VID, PID, режимы работы и т.п.)