Обо всем по порядку. 1. I2C 3.4 Мбит/сек - сложный протокол, который "устанавливает соединение" на 1Мбит, и далее уже шпарит на полной скорости. Он имеет смысл только для достаточно длинных пакетных пересылок.
2. Для IO расширителя протоколы свыше I2C 1Мбит смысла не имеют.
3. I2C 3.4 Мбит/сек вполне интересен для организации локальной сети.
4. У NXP как-то тяжело с мастером I2C 3.4 Мбит/сек, в дешевых MCU - slave.
5. У Атмела все проще, но там, в апноутах, немало программной работы для обслуживания контроллера.