ciao, purtroppo non sò bene il funzionamento della seriale e non sò a che tensioni lavora, ma personalmente la prima cosa che farei è individuare il gnd con un tester e se la tensione è di 5volt o meno applicherei il metodo che hai indicato tu della lettura tramite arduino così in 1 o 2 prove al massimo sai qual'è il tx e quale l'rx. Non sò se questo metodo effettivamente è funzionante, ma in teoria dovrebbe andare 