你这个现象（自动下载电路烧录失败，但手动把 IO0/BOOT 拉低就能正常下载，且串口能识别）基本可以直接定位：
问题主要不在 UART TX/RX，而在“自动进下载模式”的控制链路（EN/RST 与 IO0/BOOT 的时序/极性/驱动）没做好——也就是自动下载电路没有在复位瞬间把 IO0 拉到有效低电平，或 EN 没有被正确拉低再释放。
下面是最常见的几类根因（按概率从高到低）：
1) DTR/RTS 接反、极性反、或被反相电路搞错
自动下载通常用DTR/RTS 去控制 IO0 和 EN（不同 USB 转串口芯片默认电平也不一样）。
只要接反/极性不对，就会出现：esptool 以为进了下载模式，但芯片其实没进。
快速验证：烧录开始那一刻，用示波器/逻辑分析仪看：
IO0 应该先被拉低
EN 再被拉低一下然后释放为高
释放后 IO0 仍需保持低一小段时间（至少覆盖复位释放瞬间）
如果你看到 IO0 根本没下去，或 EN 没有产生有效复位脉冲，那就是这一类。
2) IO0 被外部电路“顶住”拉不下去（上拉过强/挂了外设）
比如 IO0 上接了：
过小的上拉电阻（如 1k/2.2k 这种）
LED/三极管/电平转换/其他芯片输入，导致下拉时被反向灌电流
还有些板子把 BOOT 脚接到别的功能，导致自动电路下拉能力不够
所以你手动飞线能拉低（等于“硬下拉”），自动电路（经三极管+电阻）却拉不动。
验证：烧录时测 IO0 低电平幅度，若只能到 1V～2V 左右而不是接近 0V，就是“拉不动”。
3) EN/RST 的 RC 参数不对（电容太大/上拉不对），复位波形不干净
EN 脚常见推荐是10k 上拉 + 0.1uF（或 1uF 但要谨慎）。
如果你 EN 上电容太大、串了不合适电阻，可能导致：
RTS 拉低复位不够“干脆”
复位释放太慢，IO0 时序错过窗口
于是自动下载失败，但手动按键/飞线“更直接”，反而成功。
4) 自动下载电路少了“标准两管”结构，或保护/串联电阻不合理
Espressif/NodeMCU 那套经典电路用两只 NPN（或 NPN+PNP）把 DTR/RTS 变成正确的 EN/IO0 控制，并避免某些组合态把芯片“锁死”。
如果你的测试板简化过，可能会出现：
DTR/RTS 同时有效时把 EN/IO0 一起压住（一直复位/一直不进下载）
或者开漏/驱动方式不对，电平不够深
一句话结论
自动下载电路没有产生正确的“IO0=0 + EN 复位”的时序/电平（常见是 DTR/RTS 接线/极性/驱动或 EN/IO0 外围干扰），所以自动进下载模式失败；手动拉低 IO0 等于补上了这一步。
最快的排查动作（建议你直接做）
示波器同时看 EN 和 IO0（烧录开始瞬间）——有没有做到“IO0 先低、EN 复位再释放”。
临时对调 DTR/RTS（或反相）试一次（很多板子就是这里错）。
把 IO0 外围先“断开外设影响”（例如去掉 IO0 上的 LED/三极管/小阻值上拉），看自动下载是否立刻恢复。
检查 EN：上拉 10k 是否正常、电容是否过大、是否还有额外电路拉扯 EN。
