El problema es la estructura del programa. Si te es más cómodo, hazlo en C#, y ya luego traduces.

De todos modos, trata de no usar handles. Maneja tú el flujo del programa. Sinó luego, al pasarlo a C++, va a ser más complicado.

Yo con mis amigos jugaba a las cartas, fútbol... Incluso hubo una época en la que se pusieron de moda los tazos de Pokémon, qué tiempos...

Ah, la Ouija... Sí, una vez la vi en una película de comedia. Había un exorcista (un timador) que la utilizaba para hacerle creer cosas a sus clientes. ¿Scary Movie 5? No sé si en esa usaban una ouija para el engaño, creo que ahí el timador robaba y punto xD
A ver si me acuerdo de la película :X

O directamente, poniendole un "header" a los mensjaes:

Uy uy, que catastrofista 
Realmente, utilizando GetAsyncKeyState() y 2 mutex (uno para la salida por consola y otro para el Serial), está sincronizado.
O al menos lo estaría si el protocolo PC-Arduino fuera más preciso, vaya. Porque como escriba el PC al Arduino y el Arduino al PC a la vez, el PC se tomará lo del Arduino como respuesta xD

Cuando tratas de leer entrada por la consola, el código se detiene a esperarla.

Tendrías que utilizar threads. Pero no te recomiendo ponerte con eso ahí (no vale la pena ese trabajo por el reloj). Yo de ti, trataba de evadir ese problema como puedas y proseguir.

La respuesta corta: no es algo "trivial".

Y como detalle, eso de llamar al main desde una función (o desde el propio main, vaya), deberías evitarlo. Puedes hacerlo, pero no es lo ideal.

cin>>matriz[j]; 

Fíjate que no está el [ i ]. Eso es porque es una etiqueta en el foro para poner cursiva.

Vuelve a pegar el código entre las etiquetas GeSHi para que se vea todo bien.

En cualaquier caso, en la línea 18:

for(j=0;i<*columnas;j++) 

Querrías poner:

for(j=0;j<*columnas;j++) 

(nótese la j en la condición j<*columnas.

Pon el código entre las etiquetas GeSHi que tienes arriba a la derecha a la hora de crear o editar el mensaje.

int n = x;

Sinó, hay cosas que no se ven bien.

Los tipos de Windows que empiezan con P o con LP suelen sen punteros.
En cualquier caso: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa383751(v=vs.85).aspx

De todos modos, si no te gusta PHANDLE, puedes poner HANDLE*. La razón de que hayan puesto un HANDLE* en esa función es para poder devolver el HANDLE.

*hthread = pi.hThread;

Los errores son claros:

Estás pasando un HANDLE a tu función, que recibe PHANDLE.

Y lo segundo, pues lo que dice. Puede no ser segura.

El caso es que, este mismo código en C#, también dará problema. No es cosa del lenguaje, sinó de la lógica. Si tu switch va por el default, le estás obligando igualmente a leer datos del Arduino (que no tiene por qué haber).

Si lo que quieres es enviarle datos y leerlos a la vez, necesitarás threads.