Позарез требуется организовать по меньшей мере 6 дополнительных портов GPIO, а ножек уже нехватает. Как быть?
Вариант c ПЛИС рассматривается в последнюю очередь.

Если быстродействие не ограничивает, то установить сдиговый регистр на две (или три -- в зависимости от "хотелок") оставшиеся ноги.
Можно взять "последовательный-в-параллельный" регистр типа 74HC164 или, если предполагается обеспечить мощный выход, 74HC595.

Такой подход позволит использоваь появившиеся порты как для выхода так и для входа?

Нет, так потребуется два корпуса и 4 ноги.

Используйте I2C расширители.

Скажите, что это за I2C расширители?

MAX7312
16 портов ввода-вывода, возможность генерации прерываний
на сайте далласа есть готовые библиотеки и примеры использования

самый ништяковый, как по мне, MCP23008

максы, по сравнению с мелкочипом, дороговаты

А я как-то давно юзал PCF8574 и PCF8584 от PHILIPS (сейчас она называется NXP). -- Что-то как-то не фонтан... цена убила. Поигрался и решил -- нафиг!

Еще как вариант расширения количества ног -- установить еще один небольшой МК (слэйв) и увязать его с основным (мастером) по какому-нибудь удобному для Вас интерфейсу. Возможно этот вариант по деньгам обойдется даже дешевле.

Тоже использую PCF8574