pfg21

Это называется программный uart.
Реализаций - мильён и маленькая тележка, разного уровня качества и проработанности. Погуглить реализации под стм32 и подобрать нужное.

пока флешка или иная разновидность EEPROM не сдохнет :)
смотри описание на конкретный тип микронтроллера (именно тип, а не семейство).

причем сдыхание будет не мгновенным :)

бывают процы с модификациями в виде разных типов набортной ROM памяти.
хотя в большинстве случаев стоит флеш.

никак. компаратор не ловит пики :) он лишь показывает что сигнал на входе больше или меньше некоторого заданного уровня.
для того чтобы ловить пики, точнее переход сигнал с повышения на понижение нужна соответсвующая аналоговая схема.
ни в один текущий контроллер такой модуль не встраивали, ибо применение его очень и очень узкое :)

как вариант, можно запустить АЦП на постоянный измерение или потом програмно отслеживать точку экстремума сигнала.

взять програмный уарт
вар2: почитать доку по аппаратному модулю (есть вариан что может не хватает возможностей делителя частоты) и настроить его в обход стандартных драйверов.

ну к примеру взять STM32VLDISCOVERY там есть и младший из STM32 камней и прошивальщик по SWD - на картинке верхняя микросхема и гребенка выводов слева, от которой можно кинуть провода на твою платку. куда подключать SWD смотри в описании камня.
от 1,5 тыр на али.

поставить любой LDO стабилизатор напряжения, на нем падает примерно 0,45 вольта или меньше, тебе хватит.
и отслеживать напряжение питания на stm32, как только приближается к нижнему пределу - сигнализировать или хз.
минимальное рабочее напряжение стм32 ты указал в 2,7в. при таком раскладе аккум разрядится до 2,7 + 0,45 = 3,25 в. литий такой разряд переживет прекрасно.
2. с двумя аккумами не мудри, смысла в этом нет. диапазона обычного липоя с ldo стабилизатором тебе вполне хватает.
3. еще большая глупость, в данном случае ни к селу ни к городу. если интересно вытянуть всю энергию из аккума, то посмотри в сторону buck-boost преобразователей.
опять же при маленьких токах потребления суммарный кпд импульсного преобразователя может быть не лучше линейного.

даташит гляди там все писано черным по белому.

воспользоваться функцией отправки одного байта.
она быть должна обязательно, ибо из нее формируется функция посылки строчки байтов.

как то так
https://networkguru.ru/kakie-parametri-vliyaut-na-...
посылаешь размер окна приема размером в твой буфер приема и источник пошлет данных только в размер окна и потом будет ждать подтверждение приема.

к которой привык и изучил

объем програмки зависит только от используемого ПО.
будешь писать на ассемблере/С получишь маленький объем.
будешь писать на высомудреных языках - потеряешь кучу памяти на дополнительных обвесах, проверках, функциональности и прочия.
ну и плюс размер библиотек, размер интерпертаров в случае всяких node.js micropython
решать тебе