Borys Latysh

Если подключено так как описано ТО 6в это с головой на плате стабилизатор на 3,3в.
Если что то не работает смотреть программу.

P.S. 12в для этого стабилизатора много. Может сгореть (вместе с контроллером).

Делаем делитель напряжения на резисторах.
Выход делителя (с резистора R2) Подаем:
либо на аналоговый вход (А0 - А5) тогда вообще будем понимать какое напряжение в данный момент в цепи, делитель настраиваем чтобы максимальное напряжение на выходе было не больше U питания.
либо на цифровой (D0 - D15) тогда точкой переключения будет половина U питания. Делитель нужно рассчитать учитывая этот фактор.

Хуже по всему - по времени реакции (большой лаг), по стабильности (то все отлично, то все пакеты потерялись).

Контроллер не успевает забрать данные которые приходят из радиоканала. Известная проблема устройств "реального времени". радиоканал не ждет пока контроллер "соберется с мыслями".
Вариантов два :
1. Увеличить производительность контроллера (метод юных хакеров). Поставит "Малинку" и написать программу на Питоне.
2. Оптимизировать ПО на контроллере. Само железо позволяет решать такие задачи, НО требуется понимание внутреннего аппаратного устройства контроллера. Обычно берут STM, хотя как по мне то Atmel имеет достаточные резервы.

Питать можно.
Питание подавать на ногу VIN

Тогда можно будет прошивать контроллер не отключая питание.

Эту конкретную задачу легче решить на логических элементах. Тем более что сделать плату не проблема.

Вот готовое решение.
Есть масса подобных плат. Искать как "Повербанк". Там зарядка для Li-Ion и потом DC/DC преобразователь на 5в. в одном модуле

я слышу этот свист на записи через микрофон. Раньше такого не было,

Если раньше такого не было - то это помеха идущая от микрофона.
Причин много и разных начиная от "перелома" экрана на кабеле микрофона и заканчивая проблемами питания на материнке.
Начать предлагаю с замены микрофона. Гибкие провода это первое место где стоит поискать.

Готовое решение от наших китайских товарищей.
Есть +5в и +3,3в на выходе.
На входе - Micro USB
Используется стандартная банка 18650 Li Ion

Достоинство платформы Arduino является и ее недостатком.
Очень просто начать использование микроконтроллера НО потом тяжело (психологически) выйти за пределы (достаточно ограниченного) функционала Arduino.

P.S. Но если нужно быстро решить прикладную задачу то альтернативы нет. 2 дня и прототип работает.

На номер СОМ порта сильно внимания не обращайте.
То есть если устройство есть и указан порт значит драйвер установлен, виртуальный порт создан, аппаратно все подключено и работает.
ESP32 для начала загрузки надо нажать кнопку на плате. В разных моделях данный подход может отличаться. У меня были часы и после начала загрузки нажимал кнопку и происходила загрузка. (кнопку пришлось поискать их было несколько)

Используйте Arduino на базе SAMD21. Например XIAO SAMD21
У этого контроллера эта функция реализована аппаратно.

С++ для микроконтроллеров сегодня стандарт.
Но стоит обратить внимание на рынок: "Есть ли спрос на специалистов по микроконтроллерам?".
Хорошим индикатором будет предлагаемая зарплата.
Очень узкая сфера применения и как правило наши китайские друзья готовы предоставить готовые решения.
То есть это скорее "Ателье Индпошива" чем массовый спрос на решения.

Задумка хорошая.
На базе Ардуино сделать можно я даже думаю можно некий компас на светодиодах сделать чтобы указал направление движения на старте "зачекал" точку с машиной и иди грибы собирай. Потом включился на полянке и тебе стрелкой показало куда идти, к стати если к этому добавить компас то можно будет с минимальным расходом электричества выйти к цели.
но нужен хороший аккумулятор. ЖПС (недорогой на шильде) потребляет много.

Учитывая что вопрос в разделе Arduino, для изучения микроконтроллеров (это не совсем электроника это цифровая техника) лучше начать с детского набора с Arduino платой, там есть все необходимые детали и Книга с подробной инструкцией как все сделать.
Цифровая техника в общем проще чем электроника в целом.

Вот отлично описано решение.
Все достаточно подробно.

С или С++ - золотой стнадарт.
Assembler - слишком трудный (это совсем уровень железа, на любителя ).
Python - слишком требователен к ресурсам нужны контроллеры с досточным размером памяти и хорошей тактовой частотой.