Я чесно не разбирался из каких плат состоит ваша система. Идея состоит в том чтобы просто сделать еще одну плату с дополнительным микроконтроллером. Мы в таких случаях даже не задумываемся.
Вот плата похожая по объему обрабатываемых данных на вашу. На разработку такой уходит в среднем у нас 5-ть дней:
Об экономической эффективности даже не серьезно говорить, если конечно у вас есть наработанная фирмварно-аппаратная платформа. ;)
Ну а PXA270 довольно древний проц, его может и не хватить на весь заявленный поток,
а потому пред обработка на дополнительном микроконтроллере совсем не помешает.