Also zum Mega kann ich relativ wenig spezifisches beitragen. Es gibt den 2560 auf jeden Fall in diversen Gehäusen, ich habe kürzlich ein als Arduino Mega zu programmierendes Board gesehen, was doch deutlich kleiner war, als ein typisches Arduino Board.
Unterschiede zum 328 wird es bei Timern, Pins und Ports auf dem Mega auch geben, das ist aber sicher lösbar. Ich arbeite fast nur noch mit den Teensy 3.x, die sind als NXP Kinetis Controller sehr unterschiedlich zu den AVR, man kriegt aber die meisten Sketche relativ einfach angepasst. Die Teensy Boards sind ja auch recht klein, ich bin da noch nie auf den Gedanken gekommen, für ein kleines Privatprojekt den Controller einzeln zu verbauen (erst recht nicht die im BGA-Gehäuse).
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