Некоторые причины ошибки «Invalid head of packet (0xXX)» при работе с ESP32:

• Некачественный кабель USB. 12 Стоит попробовать использовать кабель более высокого качества. 2
• Замыкание ножек SPI flash на плате макетирования. 12 В этом случае нужно извлечь плату разработки из платы макетирования. 1
• Срабатывание аппаратного детектора пониженного напряжения (brown out). 1 Часто это происходит при подаче питания от 3.3V регулятора чипов FTDI или при наличии других проблем с питанием. 1

Также для решения проблемы можно попробовать выполнить синхронизацию и обмен на пониженной скорости, вывести дамп трассировки и пропустить стадию автодетекта чипа, явно указав используемый кристалл. 12