Программирование ардуино-велокомпьютера. Как написать ос?

> я не знаю с чего начать, как написать загрузчик и саму эту ос вообще?

В Ардуино и так есть загрузчик, вы хотите его заменить на другой?
Вы сначала определитесь, какой функционал будет нести ваша ОС,
нужна ли она вам (и вообще, найдите и почитайте в интернете
хотя бы про основные функции любой ОС и попытайтесь
представить их работу применительно гарвардской архитектуры
микроконтроллеров AVR.
Это первое ...

> запихнуть все функции в ардуино не получится

А это как пихать будете. Если будете писать скетчи на Wiring,
то точно получите монстра. Пишите на чистом С в AVR Studio,
на BASCOM-AVR или ASM и тогда у вас ещё место останется.
Причём для сохранения данных по маршруту (или GPS-координат,
или временных меток, или ...), можно
использовать внешнюю SD-карточку на 32Гб. Мало?
Это второе ...

> это надо дравер датчика писать и подсветки

Это что за зверь такой - драйвер датчика?
Где водится, на что ловить?
:))

Микроконтроллеру не нужна операционка, он прекрасно обходится без нее.
Есть куча курсов по программированию Arduino - выбирай на вкус, учись и не задавай больше таких странных вопросов. К тому же, программа, которую ты хочешь написать, достаточно примитивная, а вот с чем будут проблемы, так это с инженерной частью: питание, пылевлагозащита, устойчивость к вибрациям...