Смеяться пока могу над тем, что я еще не такой опытный чтобы понимать над чем смеяться. Поэтому и пришел на этот форум.
AVR с CVAVR перемалывает пять таких блоков меньше чем за 2 мс и еще кучу оцифровок при этом делает и успевает еще данные через UART отправлять. И не только в эмуляторе но и в железе.
В будущем процессор может и поменяю. Разрядность АЦП и ШИМ не устраивает.
Целочисленную арифметику в WinAVR не пробовал. В CV точность коэффициентов с целочисленной арифметикой обеспечивал до 5-го или 6-го знака. Точно не припомню сколько был выигрыш по времени, но не больше 30%. А качество графиков на мониторе было отвратительным (шумы + смещение средней линии). Может и можно будет 2 или 3 знака убрать, но на данный момент это глобально ничего не решит.
Если у кого-то возникнет желание помочь - жду адрес.