Вариант 1: Отключи прерывание, пока читаешь эти два байта.

Вариант 2: Читай в цикле, пока не прочитаешь два раза подряд одинаковые значения.

Тут надо смотреть, чтобы в сгенерированном машинном коде инструкции шли в нужном порядке, без оптимизаций всяких.