Очень странное поведение для одного раба SPI на шине!
Я думаю, дело в специальном первом (контрольном) байте. Например, в режиме чтения данных с автоинкрементом адреса для обеспечения тактирования можно посылать любой байт во время генерирования клоков для чтения. Если CS не поднимать, то как сенсор распознает начало следующего сеанса при получении контрольного байта? И как он вообще перейдёт с режима выдачи данных на режим приёма данных? Подобные "проблемы" во многих других SPI устройствах. Во многих современных МК у их аппаратного SPI драйвера имеется возможность автоматического формирования сигнала CS в начале и конце сессии (если один слейв на шине).
А еще обнаружил, что в регистре STATUS есть "недокументированный" второй бит: если измерения сделаны, но результаты их неверные, то в STATUS будет нуль. В этом случае все равно нужно считать данные, а потом опять запустить измерения. Если же данные верные, то в этом регистре будет 4.
Интересно! Однако, уточните что в Вашей терминологии означает "второй" бит - это Бит 2 или второй с правого конца, т.е. Бит 1? И что значит "неверные" результаты? Пробовали посмотреть каим образом они отличаются от "верных" помимо этого бита в статусе?