Me pregunto si este podría ser el caso de un ATtiny84 que tiene algunos pines comunes usados tanto para SPI como para TWI (son parte de una llamada USI - Universal Serial Interface).
Básicamente estoy haciendo esta pregunta: SPI y resistencias pull-up con algunos cambios:
- El modo SPI solo se utilizará para programar el chip, y luego solo el modo TWI.
- El problema de voltaje no está allí: todo funcionará a 3.3V