dr.benway:
Esiste una guida dove mi posso documentare a riguardo?
Ho cercato riferimenti alla programmazione diretta in assembler della scheda, ma con scarsi risultati.
Specificatamente per Arduino non credo ci sia molto, anzi quasi nulla, però basta cercare programmazione C ANSI per AVR e si trova moltissimo materiale, in fin dei conti Arduino non è altro che una scheda con sopra un ATmega 328 
In pratica tocca "buttare via" l'IDE di Arduino e lavorare con AvrStudio e la sua toolchain programmando esclusivamente quello che serve, in questo caso è possibile ottenere prestazioni real time con generazione di segnali molto precisi e stabili.