Най вероятната причина е, че при повечето арм микроконтролери имаш AXI Light шина, което позволява само един мастър в един момент от време. Демек както Миро ти е писал може да е дма, може да е друго да иска достъп през axi-то и седиш и чакаш какво да се прави...

зарязвам го за сега така - да портна и другите фунции...
неща да бъркам по-надълбоко да не омажа нещата

А как всъщност мериш тези времена?

begin = get_micro() <-- е системен таймер
n пъти function();
end = get_micro()
end - begin / n

не е супер точно в РТОС но дава някакво инфо... всъщност си е точно щото гет_микро е таймер

Той отговора се е промъкнал вече в съзнанието ти, остава само да го потвърдиш.
Едва ли е заради някакъв DMA трансфер. Заради някакви неизвестни особености на МЦУ-то още по-малко.
Можеше да сложиш поне едно забраняване/разрешаване глобално на прекъсванията и да поставиш n = 1, само за проба. Със сигурност ще получиш резултат 0 или 1 при мерене с микросекунден таймер.
Въпроса е при това положение ще можеш ли да bit-bang-ваш този DHT22.

е баш тва направих
irq = LockIRQ();
RestoreIRQ(irq);

DHT-то го заковах - чета го "стабилно" на всеки 2 сек ( DHT-to е със "стандартната" библиотека за Ардуино )
обаче достъпа до рама пак си е така

readPin() към 5 микро
writePin() към 7 микро

сложих му и сим - даже се регистрира