Ну, попробуйте все же устранить проблему с согласованием...
Например (мне нравится вариант "Интерфейс с последовательно включенным MOSFET транзистором", если конечно нет спец.микросхем согласования).
А нужное направление (имхо): написать свою собственную прошивку для ESP. По другому-то все равно никак. Формат команд AT прошивки вы не поменяете. Он какой есть такой и есть...
Я пока остановился на таком комплекте: UDK + Sming (все со здешнего форума) - и на этом пилю потихоньку прошивку для ESP свою, которая будет:
- по простому SmartConfig получать настройки для WiFi
- подключаться и держать связь с WiFi
- подключаться к некоему мастеру в сети (искать по UDP) по TCP и держать с ним связь
- все, что прилетело с мастера по WiFi - передавать в UART на АВР
- все, что прилетело от АВР по UART - передавать на мастер по WiFi
- (ну и программа максимум) перепрошивать по спец.команде с мастера подключенный АВР новой прошивкой
Но движется медленно - времени мало