Yo pondría un zócalo para tarjetas micro SD de memoria, en vez de una eeprom SPI, tendrías la posibilidad de usar tarjetas de hasta 32GB en FAT32, muchísimo más espacio de almacenamiento que el que te ofrece esa eeprom SPI. La carga de archivos no requiere programar nada, basta con volcar los ficheros de tu PC a la tarjeta, como si se tratase de un disco duro, y lo mismo en lectura desde el microcontrolador, además reemplazar los archivos cuando haga falta es sencillo y rápido.
Supongo que ese conector USB que has puesto (que yo quitaría), es para cargar el firmware con un bootloader, si es asi desde la tarjeta micro SD puedes tener una doble función, actualización de firmware y lectura de ficheros de configuración y efectos.
Podrías poner un pequeño módulo bluetooth o WIFI, para controlar los efectos desde el móvil con un App en JAVA. Cualquiera de los dos módulos solo require un puerto serie UART en el micro. Son módulos muy baratos en los chinos.
