ARM, RISC-V контроллеры

Раз уж все равно интерфейс программно реализуете, то поставьте PCF8575 или 74HC595 и пользуйтесь имеющимися в STM32 интерфейсами I2C или SPI/SSP, тактированием которых можно заранее ограничить все критичные времена. А то и DMA задействовать, если в вашем кристалле такое возможно.