Usare una marea di exec() da PHP per parlare con la porta seriale è a dir poco orribile. Almeno le scritture potresti rimpiazzarle con delle normali scritture su file.
Ma c'è almeno una libreria per implementare degnamente la comunicazione seriale da PHP: GitHub - Xowap/PHP-Serial: Multi-platform convenience class to access the serial port from PHP.
Se poi funzioni non lo so :D.