начало обмена ловится по 0 на линии - то есть либо надо с таймером хитрить или все время SPI включеный и если не 0xFF, то вычислять сдвиг и потом последующие байты сдвигать

и на команду ответ R1 должен быть (вроде бы) без задержки

тут либо мощчный контролер надо, либо как-то извращенно его программировать...

надо либо экспериментировать (наладонник с которым работать известен) - может как-то обмануть получится,
либо все-таки городить ПЛИС (например CPLD) + микроконтроллер
либо FPGA с софт контролером (блейзом или ниосом)

идея прикольная - весь вопрос как ее реализовать...
если будет автомат для общения по ММС, то реализовать FAT (RO) и файл для чтения вроде как не сложно